1.7. Профилирование рабочей и сопловой лопатки последней ступени.
Данный расчёт геометрических параметров профиля основан на результатах статистического анализа геометрических параметров профилей большого числа реально выполненных, тщательно отработанных и испытанных ступеней. Так как исходные профили были аэродинамически совершенными, можно ожидать, что профили, построенные по полученным формулам, также будут совершенными. Исходными данными для расчёта геометрических параметров профилей являются результаты газодинамического расчёта ступени по сечениям, в частности, входные и выходные углы потока.
Расчёт геометрических параметров профиля в данной работе производится для последней ступени. Профилирование выполняется для трёх сечений: корневого, среднего и периферийного.
Результаты расчета геометрических параметров профиля рабочей и сопловой лопатки сведены в табл. 1.3, 1.4.
Таблица 1.3
Расчет геометрических параметров профилей рабочей лопатки
№ п/п |
Наименование величины |
Обозна-чение |
Формула |
Размер-ность |
Значение величины для сечения лопатки |
||
Корн. |
Сред. |
Периф. |
|||||
1 |
2 |
4 |
3 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
Скорость входа потока в решётку |
W1 |
Из расчёта закона закрутки |
м/с |
265,5 |
213,8 |
202,1 |
2 |
Скорость выхода потока из решётки |
W2 |
Из расчёта закона закрутки |
м/с |
369,8 |
400,9 |
432,6 |
3 |
Входной угол потока |
1 |
Из расчёта закона закрутки |
град |
49,4 |
70,4 |
94,4 |
4 |
Выходной угол потока |
2 |
Из расчёта закона закрутки |
град |
40,9 |
37,2 |
34,0 |
5 |
Число Маха |
Mw2 |
Из расчёта закона закрутки |
– |
0,740 |
0,807 |
0,872 |
6 |
Ширина решётки |
B |
Из расчёта по среднему диаметру |
м |
0,0444 |
0,0404 |
0,0363 |
7 |
Угол установки профиля |
y |
где А=1 для НЛ и для среднего и периферийного сечения РЛ , А=0.85 для корневого сечения РЛ |
град |
73,0 |
68,8 |
57,9 |
8 |
Хорда профиля |
b |
|
м |
0,0463 |
0,0431 |
0,0426 |
9 |
Относительная макс. толщина профиля |
Cmax |
Принимаем |
– |
0,200 |
0,100 |
0,040 |
10 |
Оптимальный относительный шаг решётки |
|
|
– |
0,636 |
0,848 |
1,059 |
,
Продолжение табл. 1.3
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
11 |
Число лопаток в решётке |
Zл |
|
шт. |
77 |
77 |
77 |
12 |
Шаг решётки |
t |
|
м |
0,0294 |
0,0341 |
0,0388 |
13 |
Фактический относительный шаг |
|
|
- |
0,634 |
0,790 |
0,911 |
14 |
Входной геометрический угол профиля |
1л |
|
град |
52,4 |
73,4 |
95,4 |
15 |
Эффективный выходной угол решётки |
2э |
|
град |
37,9 |
34,2 |
31,0 |
16 |
Затылочный угол профиля |
|
Принимаем |
град |
8,6 |
7,7 |
6,8 |
17 |
Выходной геометрический угол профиля |
2л |
|
град |
42,3 |
35,5 |
30,5 |
18 |
Относительный радиус выходной кромки |
|
Принимаем |
– |
0,012 |
0,012 |
0,012 |
19 |
Относительный радиус входной кромки |
|
|
– |
0,043 |
0,027 |
0,015 |
20 |
Относительное положение максимальной толщины |
Xc |
|
– |
0,290 |
0,239 |
0,208 |
21 |
Относительная длина средней линии профиля |
|
|
– |
1,149 |
1,088 |
1,033 |
Окончание табл. 1.3
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
22 |
Угол заострения входной кромки |
1 |
|
град |
39,0 |
19,5 |
5,3 |
23 |
Угол заострения выходной кромки |
2 |
|
град |
13,5 |
5,8 |
1,2 |
24 |
Горло межлопаточного канала |
a2 |
|
м |
0,018 |
0,022 |
0,026 |
25 |
Радиус входной кромки |
R1 |
|
м |
0,0020 |
0,0012 |
0,0006 |
26 |
Радиус выходной кромки |
R2 |
|
м |
0,0006 |
0,0005 |
0,0005 |
27 |
Максимальная толщина профиля |
Cmax |
|
м |
0,0093 |
0,0043 |
0,0017 |
28 |
Положение максимальной толщины профиля |
Xc |
|
м |
0,0135 |
0,0103 |
0,0089 |
Таблица 1.4
Расчет геометрических параметров профилей сопловой лопатки
№ п/п |
Наименование величины |
Обозна-чение |
Формула |
Размерность |
Значение величины для сечения лопатки |
||
Корн. |
Сред. |
Периф. |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
Скорость входа потока в решётку |
С1 |
Из расчёта закона закрутки |
м/с |
207,5 |
206,2 |
205,4 |
2 |
Скорость выхода потока из решётки |
С2 |
Из расчёта закона закрутки |
м/с |
481,9 |
429,2 |
390,3 |
3 |
Входной угол потока |
α1 |
Из расчёта закона закрутки |
град |
80,7 |
83,3 |
85,6 |
4 |
Выходной угол потока |
α2 |
Из расчёта закона закрутки |
град |
24,7 |
28,0 |
31,1 |
5 |
Число Маха |
Mw2 |
Из расчёта закона закрутки |
– |
0,963 |
0,847 |
0,764 |
6 |
Ширина решётки |
B |
Из расчёта по среднему диаметру |
м |
0,0444 |
0,0404 |
0,0363 |
7 |
Угол установки профиля |
y |
где А=1 для НЛ и для среднего и периферийного сечения РЛ , А=0.85 для корневого сечения РЛ |
град |
53,1 |
56,9 |
59,9 |
8 |
Хорда профиля |
b |
|
м |
0,0549 |
0,0478 |
0,0417 |
9 |
Относительная макс. толщина профиля |
Cmax |
Принимаем |
– |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
10 |
Оптимальный относительный шаг решётки |
|
|
– |
0,723 |
0,717 |
0,715 |
,
Продолжение табл. 1.4
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
11 |
Число лопаток в решётке |
Zл |
|
шт. |
57 |
57 |
57 |
12 |
Шаг решётки |
t |
|
м |
0,0397 |
0,0437 |
0,0477 |
13 |
Фактический относительный шаг |
|
|
- |
0,723 |
0,914 |
1,144 |
14 |
Входной геометрический угол профиля |
1л |
|
град |
81,3 |
84,4 |
87,1 |
15 |
Эффективный выходной угол решётки |
2э |
|
град |
21,7 |
25,0 |
28,1 |
16 |
Затылочный угол профиля |
|
Принимаем |
град |
5,5 |
7,1 |
8,2 |
17 |
Выходной геометрический угол профиля |
2л |
|
град |
23,9 |
25,9 |
27,7 |
18 |
Относительный радиус выходной кромки |
|
Принимаем |
– |
0,015 |
0,015 |
0,015 |
19 |
Относительный радиус входной кромки |
|
|
– |
0,028 |
0,029 |
0,029 |
20 |
Относительное положение максимальной толщины |
Xc |
|
– |
0,208 |
0,196 |
0,176 |
21 |
Относительная длина средней линии профиля |
|
|
– |
1,106 |
1,093 |
1,082 |
Окончание табл. 1.4
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
22 |
Угол заострения входной кромки |
1 |
|
град |
21,5 |
22,8 |
25,9 |
23 |
Угол заострения выходной кромки |
2 |
|
град |
5,0 |
5,0 |
4,9 |
24 |
Горло межлопаточного канала |
a2 |
|
м |
0,019 |
0,025 |
0,031 |
25 |
Радиус входной кромки |
R1 |
|
м |
0,0016 |
0,0014 |
0,0012 |
26 |
Радиус выходной кромки |
R2 |
|
м |
0,0008 |
0,0007 |
0,0006 |
27 |
Максимальная толщина профиля |
Cmax |
|
м |
0,0055 |
0,0048 |
0,0042 |
28 |
Положение максимальной толщины профиля |
Xc |
|
м |
0,0114 |
0,0094 |
0,0073 |
На основе полученных данных построены профили рабочей и сопловой лопатки четвертой ступени в трёх сечениях (рис. 1.19 – 1.24).