0,714 | 0,968 | 1,156 | ||
Параметр напора | 0,866 | 0,793 | 0,744 | |
Параметр напора при | 0,589 | 0,589 | 0,602 | |
Отношения | 1,471 | 1,347 | 1,236 | |
Густота решетки рабочих лопаток | 1,712 | 1,502 | 1,329 | |
| 0,584 | 0,666 | 0,753 | |
Шаг решетки где z – число лопаток | м | 0,0070 | 0,0076 | 0,0081 |
Хорда 5)
| М | 0,0119 | 0,0114 | 0,0108 |
Угол атаки 6) i | град | -4 | -3 | -2 |
Входной геометрический угол профиля лопатки | град | 37,086 | 33,238 | 31,212 |
Коэффициент, зависящий от геометрии профиля 7)
| 0,218 | 0,247 | 0,263 | |
Угол кривизны (изгиба) профиля | град | 44,409 | 33,326 | 26,273 |
Угол отставания потока на выходе из решетки | град | 7,404 | 6,705 | 6,002 |
Выходной геометрический угол профиля лопатки
| град | 81,495 | 66,564 | 57,485 |
Угол изгиба входной кромки | град | 26,646 | 19,996 | 15,764 |
Угол изгиба выходной кромки | град | 17,764 | 13,331 | 10,509 |
Угол выноса (установки) профиля (рис. 5.2) | град | 63,732 | 53,233 | 46,976 |
Длина средней лини профиля (длина межлопаточного канала) ( | м | 0,012 | 0,012 | 0,011 |
Угол раскрытия эквивалентного плоского диффузора 8)
| град | 9,940 | 10,292 | 10,032 |
,
- в радианах)
1) При получении в корневом сечении угла 
больше, чем 910…920, следует применить другой закон закрутки (например, при промежуточном законе, не
m = - 0,5, а m = - 0,6 или m = - 0,7).
2) При получении отрицательного значения 
на периферийном радиусе следует изменить закон закрутки (с меньшим отрицательным значением m). При 
можно пересчета не производить, но в дальнейших расчетах принимать 
.
3),4) 
и 
для дозвуковых профилей не должны превышать 
. После профилирования и построения решетки величина 
уточняется.
5) Допускается из условия прочности увеличение хорды к периферии в рабочих решетках не более, чем на 25%…30%, а в направляющих – не более 35%…40%.
6) Угол атаки на среднем радиусе выбирается в пределах -2…-5. На периферии абсолютные значения углов атаки уменьшаются, а у втулки – увеличиваются на 1…20.
7) В дозвуковых профилях 
, где а – расстояние точки максимальной выгнутости от передней кромки профиля (см. рис. 5.2).
 |
Рис. 5.2. Плоская решетка рабочего колеса
8) Рекомендуемые значения раскрытия эквивалентного плоского диффузора лежит в пределах 
.
Для спрямляющего аппарата ступени входными параметрами в расчетных сечениях по радиусу являются параметры, полученные за рабочим колесом этой ступени. Составляющие абсолютной скорости потока за спрямляющим аппаратом 
и 
определяются по результатам расчета потока перед рабочим колесом последующей ступени. Номинальные углы поворота потока 
при 
и густота решетки спрямляющего аппарата определяются по ранее представленным формулам (см. §2.5 пп.24, 25). Расчет геометрических параметров профиля спрямляющей решетки проводится по тем же формулам, что представлены в табл. 5.1.
§5.3. Особенности расчета закрутки сверхзвуковых (трансзвуковых) лопаток и лопаток с переменной работой по высоте
В ТРДД с большой степенью двухконтурности вентиляторные ступени имеют малые значения относительного диаметра втулки (
). Вследствие этого втулочные сечения вентиляторной лопатки работают в условиях пониженных окружных скоростей, а периферийные – с существенно увеличенными окружными скоростями. Поэтому сечения лопаток у корня не могут осуществить такую же работу, как периферийные. В этом случае вентиляторную ступень необходимо профилировать с переменной по радиусу работой на лопатках 
. При этом закон изменения работы на лопатках по радиусу может быть различным. В частности это может быть и линейный закон (см. рис. 5.3).
При условии линейного закона изменения по радиусу и отсутствия закрутки на входе (
) осевая составляющая абсолютной скорости за рабочим колесом вентиляторной ступени в различных сечениях по высоте может быть определена по формуле
где 
- разность работ на лопатках в периферийных и втулочных сечениях за рабочим колесом (см. рис. 5.3);
- относительный диаметр втулки на выходе из рабочего колеса;
r – текущий радиус;
rК2 – периферийный радиус на выходе из колеса;
- относительный диаметр втулки на выходе из рабочего колеса.
С учетом линейного изменения работы по радиусу значения ее у втулки определяются по известному значению ее на среднем радиусе из выражения
Разность работ 
выбирается в пределах 10…20 
.
Необходимо отметить, что сечения лопаток в вентиляторных ступенях, расположенные выше среднего диаметра, чаще всего являются трансзвуковыми или сверхзвуковыми. При расчете параметров по высоте лопатки сверхзвуковой (околозвуковой) ступени применяют те же законы, что и для дозвуковой ступени. Предпочтительным является закон постоянства циркуляции, так как вследствие постоянства осевой скорости по высоте проточной части улучшаются условия работы последующих ступеней. Углы атаки для расчетных сечений по высоте лопатки в сверхзвуковых ступенях выбираются в диапазоне от 00 до +10 (в корне до +30), т. е. меньше, чем в дозвуковых ступенях. При этом угол атаки у сверхзвукового профиля отсчитывается от касательной к спинке профиля на входе в него.
Таким образом, зная в каждом расчетном сечении угол входа потока 
и, выбрав величину угла атаки, определяем геометрический угол входа профиля 
.
Так как использование обобщенных характеристик плоских компрессорных решеток в сверхзвуковых ступенях приводит к большим погрешностям, то выбор густоты решетки в этом случае может быть выполнен так, как это рекомендовано в §4.1 п.34.
Геометрический угол выхода профиля 
определяется по выражению
,
где 
- угол отставания потока на расчетных радиусах.
Угол отставания на каждом расчетном радиусе может быть определен по следующему выражению
,
где 
- угол отставания потока для случая обтекания решетки дозвуковым потоком 
.
Величина m определяется по выражению
,
где угол 
подставляется в градусах.
Величина 
, характеризующая положение максимального прогиба, должна на периферийных расчетных сечениях выбираться в пределах 0,5 – 0,6. В области втулки рабочего колеса, где скорости могут быть дозвуковыми, величина может быть уменьшена до 0,45.
Поправка 
учитывает заниженное значение при малых углах 
, характерных для транс - и сверх звуковых решеток
.
Обычно для сверхзвуковых профилей 
выбирается в пределах:
0,02 – 0,03 – на периферии лопаток;
0,05 – 0,07 – на среднем диаметре;
0,08 – 0,12 – у корня лопаток.
Поправка 
учитывает увеличение угла отставания с ростом скорости набегающего потока при 
>0,75. Эта поправка может быть определена по формуле
.
Влияние изменения меридиональной скорости в решетке на угол отставания потока оценивается поправкой 
, которая определяется по формуле
,
где 
;
.
Угол изгиба профиля определяется по формуле
.
При использовании в качестве средней линии профиля дуги параболы углы изгиба входной кромки 
и выходной 
рассчитываются по следующим соотношениям
;
.
Если средняя линия вычерчивается по дуге окружности, то 
и в этом случае 
.
Рассчитывается угол установки профиля в расчетных сечениях 
.
В остальном расчеты сверхзвуковых ступеней с переменной работай по радиусу выполняется аналогично расчету, представленному в табл. 5.1.
§5.4. Расчет параметров потока по радиусу ступени турбины
В турбинных ступенях могут быть принципиально применены те же законы закрутки, что и в компрессорных ступенях (-1,0<m<1,0). Однако условие отсутствия отрицательной реактивности у корня и сильной закрутки лопатки по высоте ограничивают диапазон возможного изменения показателя степени m в турбинных ступенях. При сильно закрученных лопатках существенно усложняется технология изготовления их, так как турбины в современных авиационных двигателях в основном выполняются охлаждаемыми, со сложными внутренними полостями. Избежать отрицательной реактивности у корня в некоторых случаях возможно за счет увеличения реактивности на среднем диаметре. Однако максимально возможный допустимый диапазон изменения реактивности на среднем радиусе достаточно узок (
) из-за сильного роста степени реактивности в верхних слоях и соответствующего увеличения потерь, обусловленных радиальным зазором. Стремление избегать отрицательной степени реактивности у корня уменьшением показателя m до m = -1 (m = -1 – ступень с постоянной степенью реактивности) приводит к необходимости иметь на выходе из рабочего колеса значительные окружные составляющие абсолютной скорости 
(т. е. угол 
значительно отличный от 900). Поэтому применение показателя m<0 в турбинных ступенях нерационально, тем более что уже при m = 0 наблюдается значительная неравномерность поля осевых скоростей по радиусу. Таким образом, практическое применение в турбинных ступенях в основном находят два закона закрутки:
- закон постоянства циркуляции по радиусу (m = 1), для лопаток с 
;
- промежуточный закон (
), т. е. закон постоянства угла выхода потока из соплового аппарата (
).
При возможных значениях угла 
численное значение показателя 
, лежит в пределах 0,65…0,85. Меньшие значения реализуются в ступенях с более длинными лопатками. Однако следует отметить, что в практике проектирования ступеней осевых турбин применяются иногда и другие законы закрутки.
Расчетные сечения в корневых и периферийных частях можно вычислить по формулам
;
,
где 
- втулочный и наружный радиусы проточной части колеса турбины. При конической проточной части под значениями 
и 
следует понимать их значения на входе в решетку. Определяются эти значения из чертежа меридионального сечения проточной части (см. рис. 3.1).
- радиус переходной галтели (закругления) для корневого и периферийного сечения лопаток.
Рекомендуется выбирать:
при h>100 мм (h – высота лопатки);
при h<60 мм;
- в 1,5…2 раза меньше, чем 
.
Осевая составляющая абсолютной скорости потока газа на входе в рабочее колесо в расчетных сечениях по радиусу определяется по формуле
, (5.12)
где 
- относительный радиус расчетного сечения;
- периферийный радиус;
- текущий расчетный радиус.
Для случая, когда m = 0, предыдущее уравнение будет иметь вид
(5.13)
Для закона m = 1
. (5.14)
Осевая составляющая абсолютной скорости потока на выходе из рабочего колеса
(5.15)
Для m = 0 предыдущее уравнение имеет вид
(5.16)
Для закона m = 1
. (5.17)
С учетом использования ЭВМ в расчетах окружные составляющие абсолютной скорости на входе и выходе из рабочего колеса ступени удобно представлять в виде
, (5.18)
, (5.19)
где 
;
.
Для закона 
,
.
Дальнейший порядок расчета и расчетные формулы не зависят от выбранного закона закрутки и могут быть представлены в табличном виде (табл. 5.2).
Численные значения, приведенные в табл. 5.2, относятся к расчету параметров по высоте рабочей лопатки первой ступени турбины хххххх для которой выбран закон закрутки .
Таблица 5.2
Определяемый параметр и расчетные формулы
НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?
Реклама
Реклама на сайте, общая информация Контент-маркетинг Поддержите проект! Copyright © 2009-2026 Pandia. Все права защищены. Мнение редакции может не совпадать с мнениями авторов. Автоответчик: +7 495 7950139 228504 Написать письмо: [email protected] 
❮
❯
|