Лопатки тандемные

Первоначально будет проанализирована проблема управления пограничным слоем в таких решетках. Она аналогична соответствующей проблеме, возникающей при исследовании изолированных профилей, однако особенно важна для решеток с тандемными лопатками. Еще одним исключительно важным аспектом разработки современных газовых турбин является охлаждение лопаток. Будут рассмотрены различные способы охлаждения. Основное внимание будет уделено различным конструкциям систем охлаждения и оценке влияния выпуска охлаждающего воздуха на эффективность решеток. Третьей выбранной для обсуждения темой является использование решеток с лопатками, имеющими скольжение или наклон. В таких решетках может создаваться необычное пространственное поле потока, что в некоторых случаях может привести к существенному повышению эффективности. [c.255]

Многие способы регулирования циркуляции скорости, в том числе с помощью механических закрылков, связаны с отсосом или выбросом газа вспомогательными средствами. Турбомашины, имеющие много лопаток, не являются идеальными объектами для выпуска или отбора газа внешними вспомогательными средствами, особенно если их КПД имеет важное значение. Однако в таких приложениях, как охлаждение турбинных лопаток, дополнительный воздух может косвенно использоваться для управления пограничным слоем. К счастью, применение дополнительного воздуха в турбинах не является главным средством управления пограничным слоем. Для предотвращения отрыва потока можно использовать решетки с тандемными лопатками. Тогда не требуется никаких внешних источников вспомогательного воздуха. [c.256]

Решетки с тандемными лопатками [c.256]

Проектировщик осевых компрессоров или турбин обычно стремится свести к минимуму число ступеней турбомашины путем увеличения нагрузки на каждой ступени. Один из способов увеличения угла отклонения потока в решетке без существенного увеличения потерь заключается в том, чтобы разделить большую величину угла отклонения потока, которую намечалось реализовать в одной решетке, на две решетки, следующие одна за другой. Такая конструкция представляет собой простейший вид решетки с тандемными лопатками она изображена на рис. 9.1, а. Подобного рода решетка со спаренными лопатками применялась, например, в направляющем аппарате последней ступени компрессора двигателя Л-79 фирмы Дженерал электрик для самолета гражданской авиации. [c.256]

Рис. 9.1. Тандемные и разрезные лопатки.

Первые решетки со спаренными лопатками были разработаны для компрессоров двигателей в период второй мировой войны в Штутгарте [9.2] и с тех пор стали использоваться в ряде осевых компрессоров и дозвуковых вентиляторов. Эти работы показали, что допустимая нагрузка на ротор с тандемными лопатками может быть значительно выше, чем у роторов с обычными лопатками. [c.257]

Рис. 9.2. Конфигурация профилей крыльчатки насоса с разрезными и тандемными лопатками.

Испытания [9.4] крыльчатки радиального гидронасоса также подтвердили это предположение. На рис. 9.2 показано семь различных конфигураций исследованных лопаток, в том числе и неразрезная лопатка. В каждом случае спаренные лопатки получали аналогичным образом путем прорезывания щели в исходной лопатке Л, а внутренние профили лопаток Е, Р и О были к тому же смещены в окружном направлении по отношению к наружным профилям, в результате чего были получены действительно тандемные лопатки. В том случае, когда спаренные [c.258]

В работе [9.5] обобщены некоторые данные по экспериментальному исследованию турбинных решеток с тандемными лопатками. Установлено, что решетки с тандемными лопатками лучше работают на нерасчетных режимах, чем решетки с эквивалентными обычными лопатками, а эффективность обеих решеток остается приблизительно одинаковой. [c.259]

Влияние относительного шага на характеристики решетки с тандемными лопатками [c.259]

На рис. 9.3 приведены результаты, полученные в работе [9.6] для рабочей решетки. Значения коэффициента напора и КПД решетки соответствуют оптимальным режимам течения. Представленные результаты получены для различных относительных смещений h s и а /с. Аналогичные результаты получены и для направляющей решетки. Отмечено, что нет никакой существенной разницы между характеристиками вращающейся и неподвижной решеток с тандемными лопатками и что эффекты сепарации пограничного слоя вследствие центробежных сил не оказывают заметного влияния ни на оптимальную ширину щели, ни на оптимальное расположение переднего и заднего профилей. [c.259]

Было проведено исследование большого количества различных профилей решеток со спаренными лопатками, включая элементарный тандемный профиль (рис. 9.1, а) и профиль более сложной конфигурации (рис. 9.1,6), Из рис. 9.3 ясно, что оптимальные величины относительного окружного смещения /i /s 17= [c.259]

Теоретические основы расчета течения в решетках с тандемными лопатками [c.261]

Ранее отмечалось, что характеристики надлежащим образом спрофилированных тандемных решеток выше, чем у решеток с разрезными лопатками. Тем не менее технологические соображения ограничивают использование оптимально спрофилированных тандемных решеток. В работе [9.8], например, использовано шесть типов разрезных компрессорных лопаток, большинство которых изготовлялось из листового металла. В процессе исследования изменялись местоположение прорези и степень перекрытия. Вообще говоря, прорезывание щели повышало КПД. Если проектировщик ограничивается прорезыванием щелей в уже существующих лопатках с целью расширения диапазона приемлемых рабочих режимов, то, очевидно, возможны различные способы осуществления этого мероприятия, как хорошие, так и плохие. [c.262]

Исследователи основных американских двигательных фирм предложили использовать решетки с поворотными тандемными или разрезными лопатками с целью расширить диапазон углов поворота потока. В двух таких конструкциях используются поворотные передние лопатки (в остальных они остаются неподвижными), а задние лопатки могут поворачиваться и тем самым изменять угол поворота потока в решетке. Решетки с поворотными лопатками могут использоваться для регулирования вектора тяги двигателя, а также для изменения угла отклонения потока во входном направляющем аппарате. Проведены испытания тандемных поворотных лопаток в составе кольцевой решетки и установлено [9.22], что такие лопатки могут работать в широком диапазоне режимов течения, однако в таких решетках труднее осуществить поворот потока и они имеют большие потери, чем решетки с обычными лопатками. Тем не менее, простота и универсальность тандемных конструкций решеток позволяют использовать их в качестве ценного средства регулирования характеристик компрессоров. [c.263]

На рис. 9.4 приведена зависимость отношения полных давлений от числа М потока. Здесь же для сравнения дана кривая потерь в прямом скачке. Потери во всех решетках, исследованных в работе [9.24], оказались выше потерь в прямом скачке, в то время как потери в решетках работы [9.25] были меньше, чем в прямом скачке. Такое несоответствие оказалось особенно заметным в случае обычных однородных решеток. Следовательно, условия проведения испытаний, вероятно, оказывали большее влияние, чем разница в конфигурации профилей тандемных решеток. Лопатки решеток, исследованных в работе [c.265]

Вероятно, наиболее подробное экспериментальное исследование влияния различных окружных и осевых смещений профилей задних лопаток было проведено в работе [9.6]. Характеристики рабочего колеса одноступенчатого компрессора с тандемными рабочими и направляющими лопатками, исследованного в этой работе, показаны на рис. 9.3. В процессе исследования можно было последовательно увеличивать как окружное относительное смещение h s, так и осевое а /с. При профилировании лопаток был использован профиль NA A 65-009 со средней линией, составленной из дуг окружности. Оба тандемных профиля, как передний, так и задний, имели одинаковую длину хорды. [c.259]

Другие исследователи пришли к аналогичным выводам. По результатам продувок плоских решеток в аэродинамической трубе [9.7—9.11] установлено, что оптимальная величина /г /5 равна около 0,8. В работе [9.12] показано, что влияние закромочного следа от передней лопатки может в значительной степени затруднить получение высокой скорости на спинке задней лопатки, рассчитанной по теории потенциального течения. В работе [9.13] установлен критерий оптимального смеш,ения, согласно которому закромочный след от передней лопатки растет вместе с пограничным слоем на спинке задней лопатки вблизи выходной кромки. Это означает, что должен быть только один пик торможения скорости в закромочном следе за решеткой. В этой работе рекомендуется также, чтобы оба профиля в решетке с тандемными лопатками имели одинаковую аэродинахми-ческую нагрузку. [c.260]

Испытания компрессоров с тандемными лопатками, спроектированных и испытанных Линнеманом [9.6], Бэммертом [9.14] и другими исследователями, позволило четко установить, что тандемные лопатки целесообразно использовать в том случае, когда получение хороших характеристик компрессора в условиях высокой нагрузки лопаток становится делом первостепенной важности. [c.261]

Самым первым довольно точным математическим аппаратом для расчета течения в решетках с тандемными лопатками была теория отображений, разработанная Спрэглином [9.15]. Математический анализ Спрэглина включал решения как прямой, так и обратной задач. Профиль решетки с тандемными лопатками отображался на область между двумя концентрическими окружностями, содержащую подходящим образом размещенные особенности. Основные трудности возникали в процессе отображения на круг. [c.261]

В работе [9.16] исследовалось отображение на круг в рамках метода Хауэлла [5.36]. Профиль тандемной решетки разделялся на две части. Передний профиль отображался на круг, а задний профиль был представлен двумя особенностями. Главное достоинство метода заключалось в описании нового численного алгоритма для расчета окончательного преобразования Теодорсена, связывающего приближенный и точный круги. В тех случаях, когда задняя лопатка невелика и нагрузка на нее мала, метод, использованный в работе [9.16], дает вполне удовлетворительные результаты. Однако, как указано выше, в большинстве тандемных решеток передние и задние лопатки, по-видимому, должны иметь приблизительно одинаковую нагрузку. Следовательно, метод работы [9.16] непригоден для большинства тандемных решеток. [c.261]

В последнее время для расчета течения в тандемных решетках [5.75, 9.10], а также при проектировании двигателей был успешно использован известный метод Мартенсена [3.27]. С той же целью в работе [9.18] применена конечно-разностная схема. Расчеты распределения давления конечно-разностными методами могут обеспечить хорошее согласие с экспериментом при условии безотрывного течения. Затем для оценки потерь можно провести расчеты параметров пограничного слоя их следует выполнять с учетом эффектов взаимодействия закромочного следа от передней лопатки с пограничным слоем на поверхности задней. [c.262]

В то время как применение тандемных профилей дает возможность расширить диапазон бессрывной работы компрессорных решеток по сравнению с решетками, имеющими обычные одиночные профили, струйные закрылки позволяют значительно увеличить располагаемую подъемную силу лопаток. Струйный закрылок представляет собой поток воздуха, вдуваемого в поток через щель в выходной кромке лопатки, обычно под некоторым углом к линии хорды профиля. Его эффект заключается в увеличении циркуляции скорости и задержке наступления срывного режима вследствие проникновения в поток за решеткой струи дополнительного воздуха. [c.266]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...