3.8. Параметры и характеристики компрессорных решеток профилей.

Для облегчения анализа закономерностей работы ступени ОК течение газового потока на различных поверхностях тока по высоте лопатки можно представить в виде течения через решетки профилей (так, как это было сделано в п. 3.2.). Таким образом от пространственного течения можно перейти к двухмерному.

3.8.1. Параметры профиля и решетки профилей;

Определения:

Спинка профиля – выпуклая сторона профиля;

Корытце профиля – вогнутая сторона профиля;

Средней линией профиля называется геометричес­кое место центров вписанных в профиль окружностей. (На рисунке показана штриховой линией).

Хорда профиля b — это отрезок прямой, соединя­ющая две самые удаленные друг от друга точки средней линии профиля.

Фронтом решетки называется прямая линия соединяющая одноименные точки профилей.

Геометрические параметры:

t - шаг решетки;

 - угол установки профиля;

_1л, _2л - конструктивные ("лопаточные") углы на входе и выходе из решетки (углы между фронтом решетки и соответствующими касательными к средней линии профиля);

 = _2л - _1л -угол кривизны профиля;

x_c - расстояние (вдоль хорды) от носика профиля до точки максимальной его толщины;

x_f - расстояние от носика профиля до точки максимального прогиба его средней линии;

а_г - "горло" решетки - минимальный диаметр окружности, вписанной в межлопаточный канал.

b/t - густота решетки;

c = c / b - относительная толщина профиля;

а_г = а_г / t - относительный размер горла;

x_c,x_f - значения х_с и х_f , отнесенные к хорде b.

 - угол отставания потока, это разность между углами _2л и ₂.

Кинематические параметры, определяющие работу решетки профилей:

i - угол атаки , определяемый как разность между углами _1л и ₁ ,

М_w1=w₁/a – число Маха в набегающем на решетку потоке,

Re=(w₁ b)/ - число Рейнольдса.

Кинематические параметры характеризующие работу решетки профилей:

1.  = ₂ - ₁ угол поворота потока;

Угол поворота потока  непосредственно связан с закруткой воздуха в решетке рабочего колеса w_u. Если пренебречь измене­нием осевой составляющей скорости воздуха в рабочем колесе, то, из треугольника скоростей следует что:

. (3.13)

Таким образом, закрутка воздуха в колесе при данных значениях углов ₁ и ₂ пропорциональна осевой скорости воздуха и, кроме того, возрастает по мере увеличения .

2. _реш = р₂ /р₁ - степень повышения давления в решетке, она однозначно определяется закруткой воздуха.

3. Коэффициент потерь

(3.14)

он характеризует относительный уровень потерь в компрессорной решетке.

При малых скоростях набегающего потока, когда работой сжатия воздуха можно пренебречь, из обобщенного уравнения Бурнулли следует:

,

где ₁ — плотность воздуха перед решеткой,

и  осредненные (по шагу) значения полного давления перед и за решеткой (для решетки РК  в относительном движении).

Тогда

. (3.15)

При обработке экспериментальных данных формула (3.15) ча­сто используется во всем диапазоне чисел М, встречающихся при испытаниях компрессорных решетках.

Гидравлические потери в плоской решетке профилей называются профильными потерями. Условно их принято разделять на:

• потери на преодоление сил трения, которые возникают в пограничном слое на поверхности профилей;

• потери на вихреобразование в результате схода п.с. в поток,

• волновые потери, связанные с возникновением в потоке, обтекающем решетку, скачков уплотнения и с их взаимодействием с пограничным слоем.

Соответственно коэффициент потерь в решетке профилей можно рассматривать как

= _проф = _тр + _вих + _волн

Рассмотренные здесь и ниже параметры и соотношения запи­саны применительно к решеткам рабочего колеса ступени. Но все они могут быть (с небольшой коррекцией) отнесены и к решеткам направляющего аппа­рата.