Окруж. скорость на ср. диаметре U,

Осевая сост. абс. скор. на вх. в РК C_1A – все эти скорости берутся из предварительного расчета компрессора, в нашем расчете назначим соответственно U =270м/с, C_1A =180м/с.

Температура торможения на вх. в РК Т₁ – возьмем атмосферную температуру в К.

Давление на входе в ступень P₁ – возьмем атмосферное давление в МПа с учетом потери давления во входном устройстве.

Осев. сост. абс. скор. на вых. из СА С_3А – можно взять равной C_1A.

Ср. диаметр проточной части D_ср – известен из предварительного расчета компрессора, возьмем 600 мм.

Угол выхода потока из ступени a₃ - назначается в диапазоне 60÷70^о.

После того, как все необходимые данные были введены в Главном меню выберем пункт Расчет. Если все было сделано правильно, то появится сообщение «Расчет завершен!».

Для анализа результатов решения в Главном меню выберем пункт Результаты расчета > Таблицы параметров, появится окно как на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Результаты расчета ступени в табличной форме.

В результатах расчетов нужно обратить особенное внимание на числа Маха, вычисленные по относительной М_W1 и абсолютной М_С2 скоростям. Они не должны быть больше 0,85. В нашем случае это условие удовлетворяется.

Для просмотра получившегося плана скоростей в Главном меню выберем пункт Результаты расчета > Планы скоростей, появится окно как на рис. 1.10.

Рис. 1.10. План скоростей для ρ_к=0,5.

После детального расчета ступени на среднем диаметре приступают к расчету в различных сечениях по высоте проточной части.

Для запуска этой программы необходимо в Главном меню выбрать пункт Вид расчета – По высоте проточной части. Откроется окно, озаглавленное «Расчет ступени в различных сечениях по радиусу» (рис.2.1).

Рис. 2.1. Окно программы «Расчет ступени в различных сечениях по радиусу».

Это окно служит для ввода исходных данных. Для выполнения расчета все доступные поля редактирования должны быть заполнены. Также отметим, что в каждом поле дробная часть должна быть отделена запятой, а не точкой.Все линейные и диаметральные размеры для упрощения работы студентов подставляются в миллиметрах. Описание работы программы производится на примере расчета ступени компрессора. Исходные данные берутся из расчета компрессора на среднем диаметре [1,2].

Если непосредственно перед выполнением настоящего расчета был выполнен расчет компрессора на среднем диаметре, то для ввода исходных данных достаточно нажать кнопку Взять данные из расчета на среднем диаметре. Часть полей редактирования сразу будет заполнена.

Таблица Параметры по сечениям заполняется следующим образом.

Столбец R – это радиусы расчетных сечений. Первая строка: . Вторая строка , третья строка , но можно вводить и другие значения.

Столбец i – углы атаки (см. рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схема лопаточной решетки.

На расчетном режиме назначают небольшие отрицательные углы атаки. Угол атаки на среднем радиусе первых ступеней выбирается в пределах (-2°) — (-5°). На периферии абсолютные значения углов атаки уменьшаются, а у втулки увеличиваются на 1-2° (в нашем примере на 1°).

Столбец m – показатель степени, определяющий закон закрутки.

После того, как все необходимые данные были введены в Главном меню выберем пункт Расчет. Если все было сделано правильно, то появится сообщение «Расчет завершен!».

Для анализа результатов решения в Главном меню выберем пункт Результаты расчета > Таблицы параметров, появится окно как на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Результаты расчета в ступени в различных сечениях по радиусу.

Таблица результатов содержит различные параметры, однако особое внимание необходимо обратить на следующие:

1. При получении М_W1 и М_С2 в каком-либо сечении большими чем 0,8÷0,85, изменить закон закрутки, уменьшив m.

2. При получении в корневом сечении угла (угол бета на выходе из РК) больше, чем 91 - 92°, следует применить другой закон закрутки с меньшим отрицательным значением m, например, не -0,5, а -0,4 или -0,3.

3. При получении отрицательного значения (угла отклонения потока) на периферийном радиусе следует изменить закон закрутки (с меньшим отрицательным значением m). При >(-1°)÷(-1,5°) можно пересчета не производить, но в дальнейших расчетах принимать =0°.

4. Допускается из условия прочности увеличение хорды к периферии в рабочих колесах не более чем на 25 – 30% и в направляющих аппаратах — не более 35 – 40%.

5. Рекомендуемые значения угла раскрытия эквивалентного плоского диффузора 6 ÷ 10 °.

Для просмотра получившихся планов скоростей в Главном меню выберем пункт Результаты расчета > Планы скоростей, появится окно как на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Планы скоростей для различных сечений по радиусу проточной части при закрутке с постоянной циркуляцией.

Видно, что при закрутке с постоянной по радиусу циркуляцией, планы скоростей сильно изменяются по радиусу таким образом, что в корневом сечении наибольшая скорость оказывается С₂ а в периферийном - W₁.

На рис. 2.5 показаны планы скоростей при закрутке с постоянной степенью реактивностью. Видно, что, несмотря на изменение осевых составляющих, планы скоростей остаются симметричными.

При m =1 КПД ступени максимален. Однако в этом случае степень реактивности сильно меняется от корневых до периферийных сечений, и в первых ступенях компрессора могут возникнуть сверхзвуковые течения. Поэтому обычно требуется серия расчетов с различным показателем степени m, чтобы обеспечить максимально возможный КПД и удовлетворить вышеперечисленным условиям.

Рис. 2.5. Планы скоростей для различных сечений по радиусу проточной части при закрутке с постоянной степенью реактивности.

После расчета закрутки лопатки приступают к ее профилированию.

В инженерной практике находят применение графические и аналитические методы построения профилей. При этом в качестве базо­вых наиболее часто используются симметричные аэродинамические профили.

Задача профилирования лопаток компрессора на базе исходных аэродинамических профилей решается в два этапа: построение сред­ней линии профиля и построение самого профиля.

Среднюю линию искомого про­филя изгибают или по дуге круга или по параболе так, чтобы вспо­могательные углы и (рис. 3.1, а)у передней и задней кромок соответствовали расчетным на дан­ном радиусе:

где ; а — абсцисса ме­ста максимальной вогнутости f _mах.

В качестве основания для по­строения средней линии берется хорда профиля b. При графиче­ском построении средней линии из точек А и С проводятся прямые под углами и пересечения в точке В. Отрезки АВ и СВ разби­ваются на достаточно большое число равных частей и нумеруют­ся. Одноименные точки соединя­ются, как показано на рис. 3.1. а, прямыми. Проводится огибающая, которая и является средней ли­нией параболического типа.

При построении самого профиля задаются максимальной толщиной профиля на расчетных радиусах. Обычно прини­мают в корневых сечениях и на периферии. Для коротких лопатох ( >0,75) можно принимать = const и .

Базовые аэродинамические профили выбираются из атласов про­филей ЦАГИ, NASA и др. В атласах приводятся все их геометрические характеристики, например, в виде таблиц координат у_сп и у _кор верхней и нижней линий обвода профиля в функции координаты , выраженной в процентах от хорды. При графическом построе­нии среднюю линию профиля лопатки разбивают на ряд равных отрезков и на такое же число отрезков разбивают хорду выбранного базового аэродинамического профиля.

После этого по обе стороны средней линии по нормали к ней (см. рис. 3.1, б), восстановленной в конце каждого отрезка, откладывается половина толщины с/2 = (у _сп+ у _кор)/2, где у _сп и у _кор берутся из таблиц для исходного профиля и корректируются в соответствии с .

Так, если в качестве исходного взят профиль с = 12%, а необ­ходимо сконструировать профиль с = 10%, то у_сп и у _кор для про­филя лопатки найдутся как

Полученные точки соединяются плавной кривой, которая пред­ставляет собой очертание искомого профиля (рис. 3.1, б). Аналогично строятся профили на других радиусах по высоте проточной части.

Рис. 3.1. Профиль компрессорной решетки:

Для построения лопаточного профиля предлагается следующая методика.

В качестве примера рассмотрим построение лопаточного профиля со следующими исходными данными: b =110,1мм, =15°, =10°. Исходные данные берутся из расчета ступени компрессора на различной высоте проточной части. Кроме этого необходимо задаться относительной толщиной профиля . Для лопаток компрессора ее назначают в диапазоне 6-12%. Меньшие значения для периферийных сечений.

За основу берется базовый профиль со следующими параметрами:

	0,02	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
	0,0098	0,0234	0,0431	0,0591	0,0727	0,088	0,0907	0,0989	0,0985	0,0905	0,0760	0,0557	0,0301
	0,0176	0,0263	0,0348	0,0398	0,0443	0,0468	0,0488	0,05	0,0488	0,0453	0,038	0,0280	0,0168

Где - относительная абсцисса базового профиля, - относительная ордината средней линии базового профиля, - относительная полутолщина базового профиля.

Пересчет параметров осуществляется с помощью специальной программы (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Программа пересчета параметров.

Построение производится в каком – либо графическом редакторе. Используем графический редактор КОМПАС.

1) Проводим горизонтальную линию длиной равную хорде (см. рис.3.3);

Рис. 3.3. Хорда профиля.

2) От точек входной и выходной кромки проводим горизонтальные отрезки под углами соответственно и . (см. рис. 3.3).

Рис. 3.3. Хорда профиля и вектора относительных скоростей.

3) Проводим вспомогательные прямые вдоль отрезков. И продолжаем отрезки до точки пересечения. Вспомогательные прямые можно удалить (см. рис. 3.4). Получаем основание средней линии профиля.

Рис. 3.4. Основание средней линии профиля.

4) Проводим среднюю линию профиля дугой через три точки, как показано на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Средняя линия профиля.

5) Нанесем координаты х на средней линии профиля в полярной форме.

Для этого определим угол между входной и выходной кромками как на рис. 3.6. Угловая координата j подсчитывается по формуле

Рис. 3.6. Нанесение окружности, равной .

6) В намеченных точках на средней линии профиля создадим окружности радиусом равным рассчитанной полутолщине (см. рис.3.7).

Рис. 3.7. Толщина профиля.

7) После этого обведем корыто и спинку кривой Безье касательно к окружностям и скруглим кромки. Профиль готов (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Готовый профиль.

Поиск по сайту: