Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
термогаз элементов A_4.doc
Скачиваний:
42
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
3 Мб
Скачать
☆

2. Газодинамический расчет сверхзвуковой ступени осевого компрессора

2.1 Расчет кинематических параметров потока на среднем диаметре сверхзвуковой осевой ступени

Для выполнения газодинамического расчета сверхзвуковой ступени должны быть заданы следующие величины:

- тип и общая компоновка компрессора и его ступеней, ориентировочная форма проточной части;

- эффективная работа ступени;

- расход воздуха через компрессор;

- полные параметры потока перед ступенью ( и ).

Схема и основные обозначения в элементарной сверхзвуковой ступени с одним скачком уплотнения изображены на рис. 3.1.

Рис. 2.1. Схема сверхзвуковой решетки с одним скачком.

Перед выполнением газодинамического расчета на основании статистических данных выбирается ряд параметров, необходимых для расчета ступени.

2.1.1. Выбор и обоснование параметров, необходимых для расчета сверхзвуковой ступени компресора

По предварительному (ориентировочному) значению степени сжатия в сверхзвуковой ступени:

где определяется величина коэффициента скорости на входе в рабочее колесо по графику на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Зависимость от .

Далее последовательно определяются следующие величины:

Осевая скорость на входе в рабочее колесо:

Критическая скорость перед ступенью:

Относительная скорость на входе в рабочее колесо:

Окружная скорость при осевом входе потока в рабочее колесо (на наружном диаметре):

Ограничение: . Если условие не выполняется, то увеличивается или уменьшается работа ступени.

Втулочное отношение на входе в рабочее колесо:

Осевая скорость на выходе из рабочего колеса принимается меньше :

Верхний предел скорости выбирается в ступенях с умеренной окружной скоростью и при малых степенях сжатия.

Угол поворота потока в решетке рабочего колеса на среднем радиусе:

.

Значение угла уточняется после проведения расчетов рабочего колеса проверкой величины на среднем диаметре и величины угла поворота потока на наружном диаметре, которые должны удовлетворять условиям:

, .

Если в результате проверки эти условия не выполняются, то корректируется первоначально принятая величина .

2.1.2. Газодинамический расчет ступени на среднем радиусе

Газодинамический расчет сверхзвуковой ступени осевого компрессора включает:

- определение параметров потока перед ступенью и за ней;

- расчет изменения параметров потока в скачках на лопатках;

- определение эффективной работы и степени сжатия (действительных значений);

- проверку выполнения ограничений по и ;

- определение размеров проточной части ступени.

Расчеты проводятся в следующей последовательности.

1. Параметры потока перед рабочим колесом:

- полная температура

,

для первой ступени

,

где скорость полета;

- полное давление

,

где , ;

- температура

;

- давление

;

- плотность

.

2. Геометрические параметры ступени на входе:

- площадь

;

- наружный диаметр

;

- диаметр втулки

;

- средний диаметр

;

- длина лопатки рабочего колеса на входе

.

3. Окружная скорость на среднем диаметре:

.

4. Относительная скорость перед рабочим колесом на среднем диаметре:

.

5. Угол входа потока:

.

6. Коэффициент относительной скорости на среднем диаметре:

.

7. Параметры потока за скачком уплотнения (сечение «ск-ск»):

- полная температура за прямым скачком

;

- коэффициент восстановления полного давления в прямом скачке

;

- полное давление перед скачком

;

- полное давление за скачком

;

- критическая скорость за скачком

;

- скорость потока за скачком

.

8. Параметры потока за рабочим колесом:

- угол поворота потока

;

- относительная скорость

,

где определена в п. 2.1.1;

- полная температура потока на выходе из рабочего колеса (в абсолютном движении)

,

- полная температура потока на выходе из рабочего колеса (в относительном движении)

,

где ;

- коэффициент восстановления полного давления в диффузорных межлопаточных каналах (за скачком)

;

- полное давление на выходе из рабочего колеса в относительном движении

;

- полное давление на выходе из рабочего колеса в абсолютном движении

;

- температура на выходе из рабочего колеса

,

где ;

- давление на выходе из рабочего колеса

;

- плотность за рабочим колесом

.

9. По данным расчетов п.п. 3, 4, 5, 7, 8 строятся треугольники скоростей на входе в рабочее колесо и выходе из него.

10. Геометрические размеры на выходе из рабочего колеса:

- площадь

;

- наружный, втулочный и средний диаметры определяются аналогично § 2.1 в зависимости от формы меридионального сечения ступени.

11. Параметры потока за спрямляющим аппаратом:

- полная температура

;

- полное давление

,

где .

12. Проверка ограничений:

;

,

где ;

;

; .

13. Степень сжатия воздуха

.

Результаты расчетов параметров потока на среднем диаметре используются в дальнейшем при профилировании лопаток ступени.