Течение воздуха в межлопаточных каналах РК и НА.

Рассмотрим обтекание профиля лопатки рабочего колеса и направляющего аппарата (рис.3.20). Для этого построим среднегеометрическую скорость и угол её направления .

Профиль имеет две поверхности с разной кривизной. Выпуклая поверхность профиля называется «спинкой», а вогнутая – «корыто» профиля.

При обтекании спинки профиля скорость оказывается больше, чем при обтекании корыта, а давление на спинке меньше, чем на корыте профиля. Из-за разности давлений на спинке и корыте неподвижного профиля (НА) возникает аэродинамическая сила , составляющая которой называется

Рис.3.20. План сил, возникающих при обтекании профиля РК и НА

подъёмной силой и перпендикулярна среднегеометрической скорости , а составляющая силой лобового сопротивления и параллельной скорости . Если же профиль подвижный (РК), то он действует на поток с силой , а её составляющие окружная сила и осевая сила.

Под действием силы профиль вращается, крутящий момент равен , а под действием силы поток воздуха перемещается из области пониженного давления в область повышенного давления.

Из аэромеханики известно, что подъемная сила Р_у и сила лобового сопротивления Р_х находятся по формулам:

где - хорда профиля; с_у, с_х – коэффициенты подъемной силы и силы лобового сопротивления; - плотность воздуха.

Для определения составляющих и используем теорему Эйлера о количестве движения для входа и выхода контрольной поверхности,

проведенной вокруг профиля на расстоянии шага решетки:

Используя план сил, можно определить:

Если крутящий момент умножить на угловую скорость вращения колеса , то получим мощность, развиваемую профилем на данном радиусе . Поделив эту мощность на расход воздуха в межлопаточном канале т, получим работу на окружности колеса .

Таким образом, изменение геометрии профиля (например, уменьшение хорды вследствие износа или забоин на входной или выходной кромках) может привести к уменьшению окружной работы (снижению напорности ступени компрессора) и производительности ступени (снижению расхода воздуха).