32. Основные параметры ступени турбины. Изменение параметров по высоте лопатки.

К числу основных параметров элементарной ступени осевой турбины, как и ранее для осевого компрессора, относятся две группы параметров. Первая группа – геометрические и газодинамические (в том числе кинематические), параметры профиля, скорости потока, числа М, углы поворота, углы атаки и отставания, конфузорность течения и др. Ко второй группе относятся специфические параметры, введенные и используемые в теории турбомашин – степень реактивности, коэффициент теоретической работы и коэффициент расхода. Рассмотрим последовательно эти основные параметры элементарной ступени осевой турбины. Параметры, относящиеся к охлаждению, составляют самостоятельную группу.

Характерные параметры течения устанавливаются при совместном рассмотрении скоростей потока (определяемых планом скоростей) и геометрических параметров обтекаемой этим потоком решетки. Для примера на рис. 8.3 показана типичная решетка РК осевой турбины.

Углы атаки: для РК i_РК=_1л–₁><0; для СА i_РК=_0л–₀><0, где _1л и _0л – углы, составляемые касательной к средней линии профиля на входе и фронтом решетки (соответственно для РК и СА). Положительное значение углов атаки соответствует направлению потока на вогнутую часть профиля, отрицательное – на выпуклую часть профиля. Эффективный угол на выходе из решетки является одним из важнейших геометрических параметров решетки. Причем при околозвуковых скоростях за решеткой поток выходит из нее под углом, близким к эффективному, т. е. этот конструктивный угол решетки совпадает с газовым углом потока. Эффективный угол характеризует не только закрутку потока, но и пропускную способность турбинной решетки – важный конструктивный параметр турбин ГТД. В соответствии с этим углы отставания определяются зависимостями :для СА для РК

33. Особенности рабочего процесса в трансзвуковых и сверхзвуковых ступеней компрессора.

Трансзвуковые и сверхзвуковые компрессорные решетки позволяют:

1. Спроектировать авиационный компрессор с малыми габаритными размерами и массой, меньшим числом ступеней (при увеличивающихся степенях повышения полного давления), т.е. при повышении напорности и производительности ступеней компрессора.

2. Ступени, рассчитанные на умеренные значения коэффициентов теоретического напора и окружных скоростей, работают на переменных режимах компрессора при повышенных расходах, а на входе в решетки РК и НА возникают повышенные скорости и числа М набегающего потока.

Для получения физической картины обтекания потоком лопатки компрессора в настоящее время используется аппаратура лазерной анемометрии. Не рассматривая подробностей этого метода, отметим, что в корпусе компрессора предусматривается специальное окно, закрытое плексигласом, через которое луч лазера может быть сфокусирован в практически любой точке проточной части по шагу и высоте лопатки.

Результаты измерений (поле изолиний М=const в периферийном сечении ступени) приведены на рис. На рис. видно также, что вследствие конечной толщины кромок профилей при их обтекании сверхзвуковым потоком вверх по течению отходят головные волны, проходя которые, в потоке возникают потери (так называемые волновые потери). В данном случае в связи с тем, что входные кромки профилей достаточно тонкие, интенсивность отходящих волн мала. Очевидно, что чем толще входные кромки профилей, тем больше интенсивность головных волн, тем больше возникающие потери. При больших толщинах входных кромок возникают интенсивные отошедшие от кромок головные волны. Очевидно, что при повышенных скоростях набегающего потока следует (это определяется конструктивными и технологическими возможностями) выполнять входные кромки как можно более тонкими. На стороне разрежения профилей вследствие кривизны профиля, начиная от входных кромок, происходит разгон потока. Поэтому в межлопаточном канале от входных кромок соседнего профиля до стороны разрежения располагается косой скачок уплотнения. В профилях дозвуковых ступеней с толстыми входными кромками и большой кривизной профиля разгон потока по стороне разрежения от входных кромок получается значительным (течение типа Прандтля-Майера При этом помимо возникновения волновых потерь в замыкающем скачке уплотнения при падении этого скачка на профиль из-за значительного повышения давления в пограничном слое происходит его отрыв, что связано с ростом потерь. Для уменьшения этих потерь в профилях решеток, предназначенных для сверхзвуковых ступеней компрессора, входные участки профиля со стороны спинки выполняют прямолинейными, что существенно уменьшает разгон потока по стороне разрежения и интенсивность замыкающего скачка уплотнения. Корыто часто делают плоским.