Уважаемые коллеги!
Не могли бы вы прокомментировать вариант ГТД, изображенный на рисунке https://fotki.yandex.ru/next/users/krylovkarel/album/29040/view/923164?page=0. Изображен предельно схематично газотурбинный двигатель, имеющий общий ротор с радиальными конфузорно-диффузорными каналами, вращающийся с угловой скоростью омега.
Будет ли он работать в таком варианте? Если радиальные центробежные компрессоры в ГТД применяются (применялись), то почему не применяются радиальные центростремительные турбины? Они используются только для турбонаддува в ДВС. Это следствие традиции, недостаточности одной ступени подобных турбин для работы компрессора, или другие причины? Интересует именно турбина, компрессор может быть любым. Причем обычно расчет радиальных турбин ведется как бы в полярных координатах. Их расчетная мощность зависит только от касательной составляющей изоэнтропной скорости рабочего тела, т.е. лопатки должны быть изогнуты и должен иметься направляющий лопаточный аппарат.
В варианте с радиальными каналами, как изображено на рисунке, действует только сила Кориолиса и касательная составляющая скорости отсутствует. Как в принципе рассчитать в данном случае мощность? (трением и местными сопротивлениями пренебрежем). Ведь силы Кориолиса считаются фиктивными и не могущими совершать работу (хотя до сих пор здесь нет полной ясности).
Так, если принять за массу количество рабочего тела, заполняющего каналы, то импульс (mv) слева (от центра к периферии) и справа (от периферии к центру) будет приблизительно одинаков, т.к. увеличение скорости рабочего тела компенсируется уменьшением его плотности и, в итоге мощности турбины не хватит на раскрутку компрессора. Но, с другой стороны, перенос энергии пропорционален квадрату скорости и изменение энергии в правой части (от периферии к центру) выше, т.е. мы приходим к обратному результату, когда работа турбины может превысить работу компрессора.
Может быть, для расчета мощности следует заменить массу в выражении силы Кориолиса на массовый расход и умножить эту силу на какой-то путь? В этом случае мощность будет зависеть также и от радиальной скорости рабочего тела, которая определяется геометрией каналов и которую следует выбрать оптимальной. Тогда в пределе для работы силы Кориолиса может быть использовано отношение давлений вплоть до P1/P*, если выполнить каналы по газодинамическому профилю с общим критическим сечением, переходящим в сверхзвуковой диффузор.
И, что интересно, ведь в варианте с радиальными каналами для работы ГТД на выходе (реактивная тяга) может быть использовано полное отношение давлений P1/P0, т.к. рабочее тело не теряет энергию при радиальном движении (за вычетом небольшой центробежной составляющей [ch916]Pц.б. и потерь на трение и местные сопротивления). Т.е. получается, что работа турбины (компрессора) за счет работы сил Кориолиса почти не будет влиять на мощность реактивной струи?!
Но, возможно, что более важно, радиальная центростремительная турбина гораздо проще, выдерживает большие температуры, ее легче охлаждать по сравнению с осевой турбиной с ее сотнями высокотехнологичных изящных лопаток и т.д.
Итак, будет ли вращаться ротор, изображенный на рисунке, если его раскрутить и подводить тепло в кольцевую камеру? Если да, то вышеизложенное имеет смысл и можно было бы предложить вариант ГТД в соответствии с изображенной схемой.
Не могли бы вы прокомментировать вариант ГТД, изображенный на рисунке https://fotki.yandex.ru/next/users/krylovkarel/album/29040/view/923164?page=0. Изображен предельно схематично газотурбинный двигатель, имеющий общий ротор с радиальными конфузорно-диффузорными каналами, вращающийся с угловой скоростью омега.
Будет ли он работать в таком варианте? Если радиальные центробежные компрессоры в ГТД применяются (применялись), то почему не применяются радиальные центростремительные турбины? Они используются только для турбонаддува в ДВС. Это следствие традиции, недостаточности одной ступени подобных турбин для работы компрессора, или другие причины? Интересует именно турбина, компрессор может быть любым. Причем обычно расчет радиальных турбин ведется как бы в полярных координатах. Их расчетная мощность зависит только от касательной составляющей изоэнтропной скорости рабочего тела, т.е. лопатки должны быть изогнуты и должен иметься направляющий лопаточный аппарат.
В варианте с радиальными каналами, как изображено на рисунке, действует только сила Кориолиса и касательная составляющая скорости отсутствует. Как в принципе рассчитать в данном случае мощность? (трением и местными сопротивлениями пренебрежем). Ведь силы Кориолиса считаются фиктивными и не могущими совершать работу (хотя до сих пор здесь нет полной ясности).
Так, если принять за массу количество рабочего тела, заполняющего каналы, то импульс (mv) слева (от центра к периферии) и справа (от периферии к центру) будет приблизительно одинаков, т.к. увеличение скорости рабочего тела компенсируется уменьшением его плотности и, в итоге мощности турбины не хватит на раскрутку компрессора. Но, с другой стороны, перенос энергии пропорционален квадрату скорости и изменение энергии в правой части (от периферии к центру) выше, т.е. мы приходим к обратному результату, когда работа турбины может превысить работу компрессора.
Может быть, для расчета мощности следует заменить массу в выражении силы Кориолиса на массовый расход и умножить эту силу на какой-то путь? В этом случае мощность будет зависеть также и от радиальной скорости рабочего тела, которая определяется геометрией каналов и которую следует выбрать оптимальной. Тогда в пределе для работы силы Кориолиса может быть использовано отношение давлений вплоть до P1/P*, если выполнить каналы по газодинамическому профилю с общим критическим сечением, переходящим в сверхзвуковой диффузор.
И, что интересно, ведь в варианте с радиальными каналами для работы ГТД на выходе (реактивная тяга) может быть использовано полное отношение давлений P1/P0, т.к. рабочее тело не теряет энергию при радиальном движении (за вычетом небольшой центробежной составляющей [ch916]Pц.б. и потерь на трение и местные сопротивления). Т.е. получается, что работа турбины (компрессора) за счет работы сил Кориолиса почти не будет влиять на мощность реактивной струи?!
Но, возможно, что более важно, радиальная центростремительная турбина гораздо проще, выдерживает большие температуры, ее легче охлаждать по сравнению с осевой турбиной с ее сотнями высокотехнологичных изящных лопаток и т.д.
Итак, будет ли вращаться ротор, изображенный на рисунке, если его раскрутить и подводить тепло в кольцевую камеру? Если да, то вышеизложенное имеет смысл и можно было бы предложить вариант ГТД в соответствии с изображенной схемой.
