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;

g - угол установки профиля;

b_1л, b_2л - конструктивные ("лопаточные") углы на входе и выходе из решетки (углы между фронтом решетки и соответствующими касательными к средней линии профиля);

q = b_2л- b_1л-угол кривизны профиля;

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

xf- 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<sub>c</sub>, `x_f- значения х_с и х_f , отнесенные к хорде b.

d- угол отставания потока, это разность между углами b_2ли b₂.

Кинематические параметры, определяющие работу решетки профилей:

i - угол атаки , определяемый как разность между углами b_1ли b₁,

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

Re=(w₁b)/n - число Рейнольдса.

Кинематические параметры характеризующие работу решетки профилей:

1. Db = b₂- b₁угол поворота потока;

Угол поворота потока Db непосредственно связан с закруткой воздуха в решетке рабочего колеса Dw_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 b₁ и b₂ пропорциональна осевой скорости воздуха и, кроме того, возрастает по мере увеличения Db.

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

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 r₁ — 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

x = xпроф = xтр+ xвих+ xволн

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.