Sự xâm thực chong chóng
18.5. Thiết kế chong chóng xâm thực.
Khi thiết kế chong chóng thường cho trước lực đẩy cần thiết, vì vậy lực đẩy của phần tử cánh phải tìm theo công thức:
dT Z( 2)C bv2 cos i(1 tg i)dr
R
Y b e b
r -
= (18.5.1)
Như vậy hệ số CY có thể thay đổi khi giữ nguyên lực đẩy dT chỉ bằng cách tăng chiều dài dây cung b, mà với chong chóng nói chung nó tương ứng với lượng tăng tỷ số đĩạ
Những dữ liệu về việc xuất hiện và phát triển xâm thực vẫn cần thiết cho việc lựa chọn tỷ số đĩạ Theo nguyên tắc việc lựa chọn tỷ số đĩa để loại trừ việc xuất hiện giai đoạn thứ nhất của xâm thực có thể thực hiện được. Trong những điều kiện đó các số liệu và điểm khởi đầu giai đoạn thứ hai của xâm thực chong chóng có ý nghĩa quan trọng.
Hiện nay người ta biết được số lượng lớn công thức và đồ thị để xác định tỷ số đĩa không sảy ra giai đoạn xâm thực thứ hai trong lúc bắt đầu thiết kế.
Trong thực tế ở Nga, người ta áp dụng rộng rãi công thức:
( ) ( ) 2 p v 0 a 0 E Z 2 , 0 D P gh P T Z 35 , 0 5 , 1 A A + - + + = r (18.5.2)
Trong đó: h0 - Độ ngập sâu của trục chong chóng dưới mặt nước tự dọ Zp – số lượng trục chong chóng.
Công thức này cho tỷ số đĩa với một lượng dự trữ cần thiết.
Cũng nhằm mục đích này ta có thể dùng đồ thị do M.A Маьлюgоьшй đề nghị (Xem H18.13).
Trên đồ thị này hệ số tải trọng của chong chóng theo lực đẩy ứng với giai đoạn thứ hai của xâm thực được xây dựng theo tích số s(AE/A0). Khi sử dụng đồ thị này nên lấy hệ số tải trọng tính toán với lượng dự trữ 15 á 20%.
Tỷ số đĩa được xác định theo cách này phải coi là đại lượng gần đúng bậc nhất nên cần điều chỉnh nó trong các giai đoạn thiết kế tiếp theọ
Việc sử dụng công thức (18.5.2) và đồ thị (Xem H18.14) vẫn chưa chắc đảm bảo được việc không xuất hiện các dạng xâm thực trên cánh, nhất là khi nó làm việc trong dòng không đồng đềụ Những bộc phát chu kỳ đó vừa không làm thay đổi cơ bản các đặc tính của chong chóng vừa có thể là nguồn gốc của tiếng ồn, giao động và rỗ cánh. Để tránh các hậu quả xấu đó khi thiết kế chong chóng cần phải đặc biệt lưu ý tới việc định dạng prôphin của các cánh, xác định chiều rộng và tỷ số bước của chong chóng.
Số xâm thực ứng với thời điểm bắt đầu xâm thực các dạng trong dòng chảy và trên các cánh chong chóng làm việc trong dòng đồng nhất có thể xác định bằng đồ thị hình 18.14, được xây dựng theo các số liệu thử hàng loạt các mô hình trong ống xâm thực.
Chọn dạng prôphin cánh có ảnh hưởng lớn tới thời điểm xuất hiện xâm thực. Việc áp dụng dạng prôphin có chiều dày lớn nhất nằm ở vùng tâm dây cung prôphin vẫn đảm bảo tránh được xâm thực so với dạng prôphin hàng không.
Việc tăng số lượng cánh trong cùng tỷ số đĩa đó sẽ tăng chiều dày tương đối của prôphin và giảm các tính chất xâm thực. Việc chọn đường bao cánh hình lưỡi đao có khả năng cải thiện được các tính chất xâm thực của chong chóng, mà ảnh hưởng tốt của nó được thể hiện khá rõ ràng trong dòng không đồng đềụ Một biện pháp quan trọng để tránh xâm thực dạng xoáy ta thiết kế bước giảm dần tới đỉnh cánh, để giảm bớt tải trọng và giảm cường độ của các xoáỵ
Hình 18.14. Đồ thị để xác định thời điểm bắt đầu xâm thực các dạng trên cánh chong chóng xoáy đỉnh ở mặt hút xâm thực mép từ mặt đạp xâm thực bọt trên mặt hút. Hình 18.13. Đồ thị để lựa chọn AE/Ao.
Chương 19