- •М. Н. Галкин, к. А. Малиновский газодинамический расчет турбореактивного двигателя Методические указания к курсовому проектированию
- •1.Проточная часть двигателя
- •1.1. Термодинамические параметры газа
- •1.2. Геометрические размеры проточной части
- •2. Осевой компрессор
- •2.1 Проточная часть компрессора
- •2.2 Методика расчета первой ступени компрессора
- •2.3 Методика расчета последней ступени компрессора
- •2.4. Пример газодинамического расчета компрессора
- •3. Турбина
- •3.1 Проточная часть турбины
- •3.2. Методика расчета первой ступени турбины
- •3.3. Определение размеров на выходе из турбины
- •3.4. Пример газодинамического расчета турбины
- •4. Камера сгорания
- •4.1. Гидравлический расчет камеры сгорания
- •4.2. Пример расчета камеры сгорания
- •Литература
2.3 Методика расчета последней ступени компрессора
Геометрические размеры последней ступени рассчитываются на выходе из спрямляющего аппарата, т. е. в сечении ( рис. 1 ), где из энергетического расчета известны температура и давление заторможенного воздуха и из п. 2.1 осевая скорость , которая практически по величине и направлению равны абсолютной . По этим данным и формулам ( 1 ) – ( 4 ) определяется площадь проточной части и далее по формулам ( 5 ) – ( 11 ) размеры: , , , и .
По статистическим данным в спрямляющем аппарате последней ступени:
удлинение лопатки
( 30 )
густота лопаточной решетки
( 31 )
и ширина ступени
( 32 )
Число лопаток спрямляющего аппарата последней ступени находится по формуле
( 33 )
2.4. Пример газодинамического расчета компрессора
В соответствии с данными энергетического расчета: и теплофизических свойств воздуха:
При определении числа ступеней компрессора по формуле ( 12 ) в соответствии с рекомендациями п. 1 принимаются следующие величины работ ступеней: и Следовательно
Принимая для выполнения условия ( 13 ), корректируется работа второй ступени , и распределение работы по ступеням получается следующим:
№ ступени |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Работа кДж/кг |
18,0 |
28,7 |
36,0 |
36,0 |
36,0 |
36,0 |
36,0 |
33,0 |
30,0 |
Далее для первой ступени выбираются ( п. 2.2 ): окружная скорость колеса на внешнем диаметре , осевая скорость движения воздуха относительный диаметр втулки и по формуле ( 17 ) определяется окружная скорость колеса на среднем диаметре
Для проверки правильности выбора этих величин находятся:
по формуле ( 18 ) коэффициент нагрузки
и по формуле ( 19 ) коэффициент расхода
Как видно, полученные величины находятся в рекомендуемых ( п. 2.2 ) пределах.
Для построения плана скоростей ( рис. 3 ) на входе в рабочее колесо находятся: по формуле ( 20 ) окружная составляющая скорости движения воздуха
где согласно п. 2.1, степень реактивности принимается равной по формуле ( 21 ) – абсолютная скорость
и по формуле ( 22 ) – относительная скорость
Для проверки условий обтекания лопаток рабочего колеса воздухом находятся:
по формуле ( 23 ) – скорость распространения звука в воздухе
и по формуле ( 24 ) – число
величина которого допустима ( п. 2.2 ), т. к. не превышает 0,8.
По полученным данным и и с учетом того, что при : и строится план скоростей первой ступени ( рис. 3 ).
По формулам ( 1 ) – ( 3 ) определяются термодинамические параметры воздуха на входе в компрессор:
температура
давление
и плотность
По формуле ( 4 ) находится площадь проточной части на входе в компрессор
По формулам ( 10 ), ( 9 ) и ( 5 ) находится:
диаметр рабочего колеса
диаметр втулки
средний диаметр колеса
и высота лопатки рабочего колеса первой ступени
Принимая удлинение лопатки равным 3,8 ( 25 ) находим хорду лопатки
Принимая густоту лопаточной решетки равной 0,8 ( 26 ) находим шаг лопаток на рабочем колесе
Принимая в формуле ( 27 ) коэффициент равным 0,55 находим ширину первой ступени
Число лопаток рабочего колеса первой ступени определяется по формуле ( 28 )
и частота вращения ротора по формуле ( 24 )
Геометрические размеры последней ступени определяются за спрямляющим аппаратом, т. е. в сечении двигателя. К ( рис. 1 ), где абсолютная скорость по величине и направлению практически совпадает с осевой . Согласно данным п. 2.1 принимается и по формулам ( 1 ) – ( 4 ) находятся
и площадь проточной части
При сравнительно большом массовом расходе воздуха через проектируемый двигатель и умеренной степени повышения давления воздуха в компрессоре можно ожидать, что лопатка спрямляющего аппарата последней 9-ой ступени будет иметь высоту более 20мм и, поэтому, проточная часть компрессора выбирается с постоянным наружным диаметром ( рис. 2а ) и по формулам ( 6 ) и ( 5 ) определяются размеры
и
и высота лопатки спрямляющего аппарата последней ступени
что значительно превышает минимально допустимую высоту лопатки 20мм.
Далее в формулах ( 30 ) и ( 31 ) принимаются: удлинение лопатки равным 2,1 тогда хорда лопатки
густота лопаточной решетки – равной 1,3 и находится шаг лопаток
В формуле ( 32 ) коэффициент принимается равным 1,0 и находится ширина последней ступени
Далее по формуле ( 33 ) определяется число лопаток спрямляющего аппарата последней ступени
и на основании полученных данных по формуле ( 14 ) определяется длина компрессора