- •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.
41. Основные показатели работы и параметры турбомашин. Требования, предъявляемые к компрессорам и турбинам.
Основные показатели ОК:
Основные показатели ГТ:
Требования к турбомашинам
минимальные габаритные размеры и масса,
высокий коэффициент полезного действия (КПД),
благоприятное протекание характеристик,
надежность и живучесть, технологичность,
мобильность создания и возможность модернизации.
42. Основные геометрические параметры проточной части, ограничения и перспективы развития параметров проточных частей.
Геометрические параметры приведены на рис. 2.5. Характерными размерами ступени ОК в любом контрольном сечении являются:
наружный (периферийный) диаметр Dк i
втулочный диаметр DBT i
средний диаметр Dср = (Dк i + DBT i)/2
высота лопатки hл i = (DK i - DBT i)/2; текущий радиус ri по которому можно найти ширину венца РК Sрк и НА SНА, а также величину осевого зазора δ0.
М ежду наружным диаметром РК и диаметром статора существует радиальный зазор δr, определяемый из уравнения
где DK, ст - диаметр корпуса статора в рассматриваемом сечении.
Более важны в расчётной практике относительные геометрические параметры. В частности, относительная высота лопаток характеризуется величиной относительного диаметра втулки для первых ступеней находится в пределах 0,3…0,4, а для последних - 0,8...0,95.
К числу важнейших геометрических параметров относится также величина удлинения лопаток - . Для первых ступеней соответствует диапазону значений 3,5... 4,5; для последних ступеней лопатки выполняются более широкими, так как они передают работу более нагретому (чем на первых ступенях) воздуху, и их удлинение составляет 1...2.
43. Геометрические параметры профиля, краткий анализ и характерные значения.
В процессе газодинамического проектирования ЛМ вообще, и ступеней ОК в частности, решаются две задачи:
1 - нахождения картины распределения давлений и скоростей по профилю при заданной кинематике потока вдалеке перед профилем;
2 - нахождение геометрии профиля, обеспечивающего заданное по его поверхности распределение давления и скорости.
Первая задача называется прямой и предполагает определение аэродинамических сил и потерь полного давления на профиле.
Вторая задача называется обратной, при её решении находится конфигурация решётки профилей, которая поворачивает на угол заданный поток, образующий с фронтом решётки угол .
Однако прежде чем приступить к рассмотрению этих задач, познакомимся с основными геометрическими параметрами компрессорных профилей и их решеток.
Основной геометрической характеристикой профиля является средняя линия, которая представляет геометрическое место точек центров окружностей , вписанных в профиль (см. рис.).
Линия, соединяющая точки пересечения средней линии профиля с его контуром (точки А и В, см. рис), называется хордой профиля и обозначается буквой . Выпуклая часть контура профиля называется спинкой, вогнутая - корытцем.
Форма профиля имеет много индивидуальных особенностей, но наиболее важными из них являются:
- угол изгиба (угол между касательными к средней линии, проведенными в точках пересечения ее с контуром профиля);
- стрела максимального прогиба средней линии профиля (расстояние от хорды до максимально удаленной от неё точки средней линии);
- максимальная толщина (диаметр максимальной окружности, вписанной в профиль);
- координата максимального прогиба (расстояние вдоль хорды от носика профиля до точки максимального прогиба);
- координата положения максимальной толщины (расстояние вдоль хорды от носика профиля до точки положения максимальной толщины).
На практике чаще используются относительные величины:
На рис. приведены основные параметры решётки профилей. К ним следует отнести:
- шаг решётки (расстояние между одноименными точками двух соседних профилей);
фронт решётки - линия, соединяющая крайние точки профилей на входе в решётку или на выходе из неё;
- угол установки профиля в решётке (угол между хордой профиля и фронтом решётки);
- конструктивные углы на входе и выходе соответственно (углы между касательными и средней линии и фронтом в точках их пересечения у входной и выходной кромок);
- горло решётки (минимальный диаметр окружности, вписанной в канал между соседними профилями).
С аэродинамической точки зрения важными являются относительные параметры:
- густота решётки (или - относительный шаг решётки);
- относительная величина горла.
В теории ЛМ часто используются также характерные углы:
- угол атаки (разность между конструктивным и действительным углом набегания потока на входной кромке), который равен ;
- угол отставания потока (разность между конструктивным и действительным углом выхода потока), очевидно, что
- угол поворота потока в решётке.
Из рис. вытекают очевидные соотношения: