Спроектировать турбокомпрессорную часть турбовентилятор ТРДД типа АИ-222

В приводимых примерах ограничимся тремя сечениями.За основу расчета принимаются величины, полученные при расчете ступени по среднему диаметру, предполагая, что течение воздуха в пределах ступени происходит по цилиндрическим поверхностям тока.Расчетные сечения в корневой и периферийной частях (см. r1 и r3 на рис. 3.1) выбираются на расстоянии 2-4 мм (в нашем случае 2 мм) соответственно от втулки и наружного радиуса лопатки на выходе из решетки. Радиус совпадает со средним радиусом ступени.Рисунок 3.1. Расчетные сечения рабочей лопатки ступени компрессораОсевая составляющая абсолютной скорости потока воздуха на входе в рабочее колесо в расчетных сечениях по радиусу определяется по формулам.где и - относительные радиусы расчетных сечений; - периферийный радиус;r – текущий расчетный радиус.Для закона (m = 1,0).Осевая составляющая абсолютной скорости воздуха на выходе из рабочего колеса в расчетных сечениях определяется по следующим формулам.Для закона (m = 1,0)Изменения окружной составляющей абсолютной скорости СU вдоль радиуса обычно задаются, что и определяет закон закрутки лопаток.Для закона (m = 1,0)Дальнейший порядок расчета и расчетные формулы не зависят от выбранного закона закрутки. Поэтому алгоритм расчета удобно представлять в табличном виде (табл. 3.1).Численные значения, приведенные в таблице3.1, относятся к расчету параметров по высоте рабочей лопатки 3-ей ступени компрессора газогенератора, для которой выбран закон закрутки . Таблица 3.1 –Расчет параметров по высоте рабочей лопаткиОпределяемый параметр и расчетные формулыРаз-мернОтносительный радиус сеченияОтносительный радиус расчетного сечения 0,8330,9100,970Осевая составляющая скорости на входе в рабочее колесо198,0198,0198,0Осевая составляющая скорости на выходе из рабочего колеса195,0195,0195,0Для закона (m=1,0)111,408105,8376101,3813250,293237,77835227,766Абсолютная скорость воздуха на входе в колесо 255,324053252,94313251,1111То же на выходе из колеса 345,892272336,94721329,9584Приведенная скорость потока на входе в колесо при 0,733763090,72692070,721656Тоже на выходе из колеса при 0,994042570,96833580,948251Статическое давление на входе в колесо при , где находится по табл. ГДР и значению Па103723,481104208,97104563,2Тоже на выходе из колеса при Па132894,25134190134882,2Скорость звука на входе в колесо 389,616904389,91531390,1429Тоже на выходе из колеса 375,944772377,5031378,6879Окружная скорость колеса на входе в решетку на расчетном радиусе 313,7114615342,71365,306264Тоже на выходе 348,3944692380,599405,69344Угол входа потока в решетку рабочих лопаток в относительном движении град48,6331437944,12377541,0382496Угол выхода потока из решетки рабочих лопаток в относительном движении 1) при U2>C2Uград67,6612442459,11058553,3033204при U20,73. Эта поправка может быть определена по формуле.Влияние изменения меридиональной скорости в решетке на угол отставания потока оценивается поправкой , которая определяется по формуле,где ;.Угол изгиба профиля определяется по формуле.При использовании в качестве средней линии профиля дуги параболы углы изгиба входной кромки и выходной рассчитываются по следующим соотношениям;.Если средняя линия вычерчивается по дуге окружности, то и в этом случае .Рассчитывается угол установки профиля в расчетных сечениях .В остальном расчеты сверхзвуковых ступеней с переменной работай по радиусу выполняется аналогично расчету, представленному в табл. 3.1.3.4 Расчет параметров потока по радиусу ступени турбиныВ турбинных ступенях могут быть принципиально применены те же законы закрутки, что и в компрессорных ступенях (-1,0100 мм (h – высота лопатки); при h<60 мм; - в 1,5…2 раза меньше, чем .Осевая составляющая абсолютной скорости потока газа на входе в рабочее колесо в расчетных сечениях по радиусу определяется по формулеДля закона ,.Дальнейший порядок расчета и расчетные формулы не зависят от выбранного закона закрутки и могут быть представлены в табличном виде (табл. 3.2).Численные значения, приведенные в таблицу3.2, относятся к расчету параметров по высоте рабочей лопатки ступени турбины для которой выбран закон закрутки .Таблица 3.2 – Результаты расчетаОпределяемый параметр и расчетные формулыРаз-мерн.Относительный радиус сеченияОтносительный радиус расчетного сечения 0,80,90,97Осевая составляющая скорости на входе в рабочее колесо229,7360229,7360229,7360Осевая составляющая скорости на выходе из рабочего колеса238,7360238,7360238,7360125,334111,408103,368247281,579625250,293232,230619Абсолютная скорость воздуха на входе в колесо 261,7006711255,32405251,919877То же на выходе из колеса 1)369,16387345,89227333,055458Приведенная скорость потока на входе в колесо при 0,3650593420,35616430,35141562Тоже на выходе из колеса при 0,5269235860,4937070,47538448Окружная скорость колеса на входе 304,6311111342,71369,365222Тоже на выходе 338,3102222380,599410,201144Угол входа потока в решетку рабочих лопаток в относительном движении град52,029796644,80538540,8164829Угол выхода потока из решетки рабочих лопаток в относительном движении 2) град21,0630170220,72715620,385721Угол поворота потока в решетке рабочего колеса град106,9071864114,46746118,797796Относительная скорость потока на входе в рабочую решетку 291,4208018326,00498351,472645Тоже на выходе из решетки 664,2727605674,5514685,356439Угол потока на входе в рабочую решетку в абсолютном движении град61,3850322964,12943365,7749411Тоже на выходе из решетки 3)град40,2927927543,64620745,7913665Температура торможения в относительном движении К1707,0812681717,69961725,87576Приведенная скорость в относительном движении на входе в колесо0,3889863380,4351490,4691431То же на выходе из колеса 0,8866663850,90038620,91480872Статическое давление на входе в колесо 4)Па1503537,2781509858,31513176,9Статическое давление на выходе из колеса 4)Па917106,0821928517,01931773,448Степень реактивности 4),5)0,6028070270,61108590,616977511) При отрицательном значении (>900) в расчетной формуле берется модуль значения .2) При отрицательном значении (>900) в расчетной формуле берется модуль значения и знак минус.3) При отрицательном значении (>900) в расчетной формуле берется модуль значения , и определяется угол (1800 - ).4) Скоростные коэффициенты и приняты постоянными по высоте.5) Степень реактивности у корня должна быть положительной или равной нулю. В случае отрицательной реактивности в корневом сечении необходимо применить другой закон закрутки (с меньшим значением m) или повысить реактивность на среднем радиусе. Если принять в корневом сечении , то на среднем диаметре реактивность определится по формулеОднако значение не должно превышать .При изменении степени реактивности на среднем диаметре расчеты турбины по среднему диаметру необходимо скорректировать.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВЕвтеев И.В., Талызин А.М., Талызина В.С. Профилирование рабочих лопаток трансзвуковой и сверхзвуковой ступеней осевого компрессора. – М, Университет дружбы народов, 1980 – 67 с.Емин О.Н., Карасев В.Н., Ржавин Ю.А. Выбор параметров и газодинамический расчет осевых компрессоров и турбин авиационных ГТД. Учебное пособие под ред. проф. Ю.А. Ржавина. – М, Издательство МАИ, 2003 – 292 с.Ерошков В.Ю. Проектирование узлов проточной части ГТД. – Рыбинск, РГАТА, 2001 – 80 с.Захаров А.Ф., Ржавин Ю.А. Выбор параметров и газодинамический расчет двухвальных осевых компрессоров авиационных ГТД. – Казань, КАИ, 1989 – 60 с.Локай В.И., Мансутова М.К., Струшкин В.А. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов. – М, Машиностроение, 1991 – 511 с.Локай В.И., Архипов А.И. Термогазодинамический расчет высокотемпературных охлаждаемых турбин авиационных ГТД. – Казань, КАИ, 1985 – 76 с.Ржавин Ю.А. Осевые и центробежные компрессоры двигателей летательных аппаратов. – М, Издательство МАИ, 1995 – 342 с.Солохина Е.В., Митрофанов А.А. Расчет на ЭВМ параметров потока и профилирование лопаток осевого компрессора по радиусу. – М, МАИ, 1978– 50 с.Терещенко Ю.М. Аэродинамика компрессорных решеток. – М, Машиностроение, 1979 – 116 с.Тихонов Н.Д., Мотин И.И. Газодинамический расчет компрессоров авиационных газотурбинных двигателей. – М, МГТУ ГА, 1999 – 56 с.Холщевников К.В., Емин О.Н., Матрохин В.Т. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. – М, Машиностроение, 1986 – 432 с.