Назначение схемы и области применения лопаточных машин. Основные параметры, характеризующие работу ЛМ. Основное уравнение турбомашин. Уравнение Эйлера для турбомашин. Схема и принцип действия ступени осевого компрессора. Характеристика ступени осевой турбины, страница 6

, , тогда , , , , тогда

.

При этом законе профилирования осевая составляющая скорости по высоте не меняется.

, .

Отрицательное явление при таком профилировании – уменьшение закрутки потока, что приводит к росту числа .

ЛЕКЦИЯ №12

Ступень с постоянной степенью реактивности по радиусу.

При высоких окружных скоростях в периферийных областях с целью снижения чисел  в ступенях с длинными лопатками выполняется предварительная закрутка потока, т.е. должна быть окружная составляющая скорости (). При использовании ступени с постоянной циркуляцией  на периферии – минимальна, на втулке  имеет достаточно большое значение. С целью снижения  на периферии  должна иметь достаточно большое значение и необходимо использовать другой закон профилирования – закон профилирования с постоянной циркуляцией.

,

,

,

,

,

.

, , .

, в таком случае имеет место закон , тогда формулу для окружных составляющих абсолютной скорости примет вид

,

.

Для удобства пользуются приближенным выражением. Учитывая, что , получим .

Такие ступени применяют в компрессорах (отличие таких ступеней от ступеней с постоянной циркуляцией – они имеют большую закрутку потока по высоте).

Характерные режимы работы решетки профилей.

Угол натекания – разность между геометрическим углом профиля решетки и углом относительной скорости .

.

Угол отставания – .

Важной характеристикой является угол поворота потока в решетке

,

.

Таким образом,  влияет на величину работы .

Характеристика решетки профилей при малых скоростях

набегания потока.

,

,

,

.

В реальном потоке присутствует еще и сила сопротивления.

 – собственно подъемная сила,

 – сила сопротивления.

,  – коэффициенты подъемной силы и силы сопротивления соответственно.

 – качество решетки.

 – коэффициент потерь.

.

.

ЛЕКЦИЯ №13

С увеличением густоты решетки растет значение номинального угла поворота потока .

 – степень диффузорности.

.

Существует также фактор диффузорности Либляйна , при D=0,4 наблюдается срыв потока.

; .

Влияние критериев М и Re на характеристики решеток.

, .

Опытный результат показывает следующую зависимость

M_w1kp – такое M_w1, когда на спинке профиля пера лопатки реализуются местные скорости звука, при этом возникающий скачек уплотнения взаимодействует с пограничным слоем на спинке лопатки, что приводит к возникновению отрывных сечений. И сам скачек уплотнения, и образовавшееся отрывное течение служат источником потерь, которые называются волновыми потерями. M_w1max – это такое число M_w1, когда в горле решетки устанавливается течение со скоростью равной скорости звука. Если M_w1≈0,85 – обеспечивается дозвуковое обтекание решетки.

Виды потерь в ступени ОК.

Потери в ступени осевого компрессора условно разделяются на несколько видов:

1. профильные;

2. вторичные;

3. концевые;

4. потери в радиальном зазоре.

Для решетки или неподвижного аппарата:

, , .

Для вращающейся решетки или рабочего колеса:

, .

Профильные потери вызваны эффектами трения и вихреобразования на поверхности профиля (они связаны с образованием пограничного слоя на профиле).

Пограничный слой делится на два вида:

а) ламинарный (невозмущенный, движущийся по слоям);

б) турбулентный.

На профиле, как правило, реализуются оба эти вида. На передней части профиля – ламинарный, который постепенно переходит в турбулентный. В свою очередь пограничный слой вызывает трение, с которым связаны потери. Утолщение сечения профиля приводит к отрыву. В отрывной области наблюдается вихреобразование, которое сопровождается ростом угла отставания потока и диссипацией энергии (рассеивания). Наиболее опасным является отрыв со спинки профиля. Потери на корытце существенно меньше и менее опасны.

При обтекании выходной кромки происходит отрыв как с поверхности спинки, так и с поверхности корытца, и взаимодействие с невозмущенным потоком. Причем, чем толще выходная кромка, тем шире будет аэродинамический след за профилем.