Раз-мерн. | Относительный радиус сечения | |||
|
|
| ||
Относительный радиус расчетного сечения | ||||
Осевая составляющая скорости |
| |||
Осевая составляющая скорости |
| |||
Вспомогательные расчетные величины
|
| |||
|
| |||
Окружная составляющая скорости воздуха |
| |||
Окружная составляющая скорости воздуха | ||||
Для закона | ||||
|
| |||
|
| |||
Абсолютная скорость воздуха на входе в колесо |
| |||
То же на выходе из колеса |
| |||
Приведенная скорость потока на входе в колесо при | ||||
Тоже на выходе из колеса при
| ||||
Окружная скорость колеса на входе |
| |||
Тоже на выходе |
| |||
Угол входа потока в решетку рабочих лопаток в относительном движении | град | |||
Угол выхода потока из решетки рабочих лопаток в относительном движении 2)
| град | |||
Угол поворота потока в решетке рабочего колеса | град | |||
Относительная скорость потока на входе в рабочую решетку |
| |||
Тоже на выходе из решетки |
| |||
Угол потока на входе в рабочую решетку в абсолютном движении | град | |||
Тоже на выходе из решетки 3) | град | |||
Температура торможения в относительном движении | К | |||
Приведенная скорость в относительном движении на входе в колесо
| ||||
То же на выходе из колеса | ||||
Статическое давление на входе в колесо 4)
| Па | |||
Статическое давление на выходе из колеса 4) | Па | |||
Степень реактивности 4),5) |
на входе в рабочее колесо [расчетная формула (5.12)…(5.14)]
на выходе из рабочего колеса [расчетная формула (5.15)…(5.17)]
на входе в рабочее колесо [расчетная формула (5.18)]
на выходе из рабочего колеса [расчетная формула (5.19)]
(m=1,0)
1)
1) При отрицательном значении 
(
>900) в расчетной формуле берется модуль значения .
2) При отрицательном значении (>900) в расчетной формуле берется модуль значения и знак минус.
3) При отрицательном значении (>900) в расчетной формуле берется модуль значения , и определяется угол (1800 - ).
4) Скоростные коэффициенты 
и 
приняты постоянными по высоте.
5) Степень реактивности у корня должна быть положительной или равной нулю. В случае отрицательной реактивности в корневом сечении необходимо применить другой закон закрутки (с меньшим значением m) или повысить реактивность на среднем радиусе. Если принять в корневом сечении 
, то на среднем диаметре реактивность определится по формуле
Однако значение 
не должно превышать 
.
При изменении степени реактивности на среднем диаметре расчеты турбины по среднему диаметру необходимо скорректировать.
§5.5. Компрессорные решетки с большими углами поворота потока 
Проблема создания современных авиационных высоконагруженных компрессоров (с меньшим число ступеней) состоит в существенном увеличении нагрузки на ступень 
при минимальном снижении КПД компрессора.
Для перспективных многорежимных ГТД число ступеней компрессора газогенератора должно быть не более z = 5…6 
, а значения КПД компрессора не ниже 
.
Затраченный напор в ступени или работа, затрачиваемая на вращение лопаток рабочего колеса, определяется по формуле (см. §2.1, п.6)
.
Таким образом, затраченный напор зависит от величины окружной скорости и разности окружных составляющих абсолютной скорости на выходе и входе в рабочие лопатки 
. Последнее, в свою очередь, зависит от угла поворота потока в рабочем колесе 
. Поэтому высоконапорную ступень можно получить за счет высоких окружных скоростей или при заданных числах Маха в решетке за счет увеличения угла поворота потока в решетке .
Однако большие углы поворота 
(более 20…30) приводят к повышенным потерям в таких решетках из-за диффузорного характера течения в них и появления срывных зон.
Диффузорность канала можно охарактеризовать углом раскрытия эквивалентного диффузора, который можно определить по формуле
.
Очевидно, сохранить угол раскрытия диффузора в допустимых пределах 
при больших углах можно путем увеличения l – длины средней линии межлопаточного канала. А это приводит к увеличению хорды лопатки. Поэтому путь повышения напорности ступени за счет увеличения угла приводит к применению широкохордных лопаток, и как следствие, при заданном шаге, к большей густоте решетки.
Например, на среднем радиусе 
= 1,3…1,7.
Удлинение широкохордных лопаток
,
где 
- ширина решетки у корня лопатки.
В последних ступенях вентиляторов и компрессоров высокого давления, в случае использования в них высоконагруженных ступеней, часто требуются большие углы поворота потока в решетках их направляющих аппаратов 
.
В подобных случаях, как показывают результаты экспериментальных исследований и опыт создания современных компрессоров, целесообразно использовать двухрядные решетки направляющего аппарата. Двухрядная решетка представляет собой две решетки, расположенные последовательно и имеющие определенные перекрытия по фронту и оси.
В основе обращения к двухрядным решеткам лежит идея о перераспределении энергии в межлопаточных каналах между различными областями потока.
Как показывают выполненные экспериментальные исследования, уровень потерь полного давления в двухрядных решетках 
на номинальных режимах (в зависимости от густоты решеток ) на 20%…10% выше уровня потерь в эквивалентных однорядных. Но на критических и сверхкритических режимах (т. е. при больших 
), уровень потерь в двухрядных решетках ниже, чем в эквивалентных однорядных решетках вследствие устранения срывных зон.
Зная угол потока 
и приведенную скорость 
на входе в решетку направляющего аппарата, и принимая угол на выходе из решетки
, можно, используя график (рис. 5.4), определить оптимальное соотношение
,
где 
- поворот потока в решетке первого ряда;
- потребный угол поворота потока в Н. А.
 |
Рис. 5.4. Зависимость оптимального соотношения углов
от преведенной скорости 
в решетках двухрядного направляющего аппарата
Тогда угол поворота потока в решетке первого ряда 
, а угол поворота потока в решетке второго ряда 
.
Полное давление потока за первым рядом определяется
,
где 
- коэффициент восстановления полного давления в решетке первого ряда;
- коэффициент восстановления полного давления в Н. А.
Приведенный расход за первым рядом лопатки
.
По таблицам ГДФ определяется 
.
Выполненные экспериментальные исследования дают следующие соотношения геометрических размеров во взаимном расположении решеток первого и второго рядов (см. рис.5.5)
 |
Рис. 5.5. Взаимное расположение лопаток двухрядного направляющего аппарата
.
Дальнейшие детальные расчеты таких ступеней проводятся аналогично тому, что представлено выше в данной работе.
Глава VI. Профилирования лопаток осевых турбомашин
§6.1. Профилирование дозвуковых компрессорных лопаток в расчетных сечениях
В инженерной практике применяются как графические, так и аналитические методы построения дозвуковых профилей. В настоящем параграфе приведен метод расчета координат профилей, обтекаемых дозвуковым потоком. Использование этого метода позволяет задавать ординаты точек спинки 
и корыта 
профиля одной и той же абсциссой (х). Последнее позволяет аналитически рассчитывать геометрические характеристики профиля (площадь, координаты центра тяжести, моменты инерции), необходимые для прочностных расчетов.
Основа аналитического метода расчета заключается в том, что геометрические размеры искомого профиля определяются путем пересчета размеров базового профиля, все параметры которого в дальнейшем будут помечаться индексом «0». В качестве базового профиля может быть взят любой хороший, с точки зрения аэродинамических характеристик, дозвуковой профиль. В данном случае взят симметричный профиль с 
, но изогнутый таким образом, что угол изгиба входной кромки профиля равен 
. Это эквивалентно заданию угла кривизны профиля, так как
 |
для отношения 
(см. рис. 6.1а).
Рис. 6.1. Профиль рассчитываемой лопатки: а – базовый, б – проектируемый
Для базового профиля относительная высота средней линии 
относительная толщина 
, тангенс угла наклона касательной к средней линии 
и величина 
являются заданными. Их значения удобно представлять в виде таблицы (табл. 6.1, строки 1…5).
Относительные абсциссы 
базового профиля сохраняются и для проектируемого профиля, т. е. 
(см. рис. 6.1б).
Таблица 6.1
Расчет координат профиля
Исходные параметры базового профиля: 
; .
Исходные параметры проектируемого профиля: 
; 
; 
; 
.
1
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] 
❮
❯
|