- •36. Классификация турбомашин по направлению передачи энергии, по преимущественному направлению потока. Преимущества и недостатки различных типов турбомашин.
- •37. Классификация осевых турбомашин по форме меридионального сечения проточной части, преимущества и недостатки различных схем проточной части.
- •39. Классификация турбомашин по скорости обтекания профилей (истечения из межлопаточных каналов). Краткая характеристика указанных видов турбомашин.
- •40. Классификация турбомашин по числу валов. Обоснование необходимости применения многовальных турбомашин.
- •41. Основные показатели работы и параметры турбомашин. Требования, предъявляемые к компрессорам и турбинам.
- •42. Основные геометрические параметры проточной части, ограничения и перспективы развития параметров проточных частей.
- •43. Геометрические параметры профиля, краткий анализ и характерные значения.
- •44. Геометрические параметры решетки профилей и лопаток. Краткий анализ.
- •47. Активный и реактивный принцип работы ступени турбомашины. Кинематическая степень реактивности. Термодинамическая степень реактивности.
- •48. Распределение параметров потока по длине ступени в активных и реактивных ступенях.
- •49. Основы расчета ступени турбомашин с использованием степени реактивности. Входная и выходная закрутка потока.
- •50. Анализ влияния кинематической степени реактивности на планы скоростей ступени осевого компрессора.
- •51. Анализ влияния кинематической степени реактивности на планы скоростей ступени осевой турбины.
- •5 2. Атакоустойчивость профиля и решетки профилей компрессоров и турбин. Характеристика компрессора по потерям (кпд). Факторы, определяющие атакоустойчивость.
- •54. Особенности характеристик центробежных компрессоров с различной формой лопаток.
- •55. Обобщенные и универсальные характеристики компрессора. Приведение параметров компрессора к стандартным атмосферным условиям. Возможные погрешности формул приведения.
- •56. Газодинамические основы рассогласования работы первых и последних ступеней компрессора (ступени и сети) на нерасчетных режимах работы.
- •59. Вращающийся срыв в компрессорах, надроторные устройства.
- •60. Изменение расхода воздуха через компрессор по частоте вращения. Регулирование компрессора с помощью перепуска воздуха.
- •61. Регулирование компрессора с помощью поворотных направляющих аппаратов.
- •62. Регулирование компрессора, 2-х и более вальная схема компрессора, изменение скольжения роторов при изменении частоты вращения.
- •63. Короткие, средние и длинные лопатки. Профилирование длинных лопаток по высоте, законы профилирования. Основные положения и уравнения для расчета планов скоростей по высоте.
- •64. Профилирование по закону постоянной циркуляции и закону постоянного угла выхода из соплового аппарата, сравнение с законом постоянной реактивности.
- •65. Профилирование по закону постоянной реактивности (твердого тела), сравнение с законом постоянной циркуляции.
- •66. Общая номенклатура потерь в решетках турбомашин, краткая характеристика видов потерь и их зависимость от основных режимных и геометрических параметров.
- •67. Дополнительные потери в турбомашинах: от нестационарности, в зазорах, на трение о диски, на охлаждение, с выходной скоростью.
- •68. Кпд турбомашин: адиабатный по параметрам торможения, адиабатный по статическим параметрам за турбиной/ступенью (мощностной), политропный.
- •69. Зависимость адиабатного и мощностного кпд от отношения u/c.
- •70. Оптимальные планы скоростей в активно-реактивной одноступенчатой турбине при переменной степени реактивности. Управление отношением u/c.
- •71. Распределение работы, кпд, осевой скорости и степени реактивности по ступеням многоступенчатых компрессоров.
- •73. Предел реализуемой в ступени турбины и отдельных лопаточных решетках работы (см. Вопрос 32). Влияние предела расширительной способности косого среза и запирания каналов по расходу.
- •74. Многоступенчатые турбины, турбины со ступенями скорости и ступеням и давления.
62. Регулирование компрессора, 2-х и более вальная схема компрессора, изменение скольжения роторов при изменении частоты вращения.
Последние ступени компрессора склонны к самовращению из-за отрицательных углов атаки, первые ступени склонны к самоторможению из-за положительных углов атаки, для того чтобы стабилизировать работу и удовлетворить пожелания первых и последних ступеней необходимо выполнить двухвальную схему
окружная скорость уменьшится от u до u’
окружная скорость увеличится от u до u’
А - «-», В - «+» ступени в области В препятствуют росту оборотов.
Двухвальная схема не устраняет полностью «+» углов на последней ступени и «-» углов на первых ступенях. На входе площадь изменяется сильнее, поэтому в КНД число ступеней оставляют больше, в КВД меньше.
Каскадом называется группа ступеней, установленных на одном валу и приводимых отдельной турбиной. Идея разделения компрессора в следующем: компрессор с высокими расчетным значением разделяется на группы ступеней со значительно меньшей величиной и соответственно с меньшим возможным рассогласованием ступеней в пределах каждой из них; при этом рассогласование ступеней находящихся в разных каскадах, может быть уменьшено за счет естественного или принудительного изменения соотношения частот вращения каскадов при изменении общей степени повышения давления.
В этом двигателе первая группа ступеней образует так называемый компрессор низкого давления (КНД), а вторая группа - компрессор высокого давления (КВД). Оба компрессора расположены на соосных валах и приводятся во вращение каждый от своей турбины, при чем обе турбины также расположены друг за другом. На расчетном режиме параметры этих турбин подбираются так, чтобы каждый из каскадов компрессора вращался с заданной частотой, при которой все ступени компрессора работают согласованно. При этом распределение работы между турбинами будет соответствовать распределению работы, затрачиваемой на вращение ступеней, между КНД и КВД.
В компрессоре, не разделенном на каскады, углы атаки в первых ступенях при снижении приведенной частоты растут, что приводит к возрастанию аэродинамических нагрузок на лопатки - ступени «затяжеляются». В последних ступенях углы атаки уменьшаются, ступени облегчаются. Иными словами, распределение работы вращения между ступенями изменяется в сторону увеличения доли работы, приходящейся на первые ступени. В рассматриваемой схеме КНД и КВД имеют только газодинамическую связь друг с другом, при чем при неизменной общей степени расширения газа в двух стоящих друг за другом турбинах распределение работы расширения газа между ними остается практически неизменным. Следовательно, неизменным должно быть и распределение работы вращения между КНД и КВД. Это означает, что турбины не смогут приводить оба каскада с прежним соотношением частот вращения: у «затяжеленного» КНД она упадет, а у «облегченного» КВД возрастет по сравнению с частотой вращения нерегулируемого компрессора в аналогичных условиях. В результате, так называемое скольжение роторов при снижении увеличится. Расход воздуха при этом по сравнению с нерегулируемым компрессором изменится мало, т.к. снижение частоты вращения КНД и увеличение ее у КВД воздействуют на расход взаимно противоположным образом. Но снижение при неизменном расходе воздуха означает уменьшение углов атаки в ступенях КНД, а увеличение - соответствующее увеличению углов атаки на последних ступенях двухкаскадного компрессора.