Решетки профилей

Аэродинамические характеристики профилей

Для количественной характеристики свойств различных по размерам и форме профилей вводят ряд безразмерных параметров. К ним, в первую очередь, относят коэффициент подъемной силы C_y, коэффициент лобового сопротивления C_x и коэффициент момента C_m. Эти параметры определяются из следующих соображений:

При этом полагают, что ось x параллельна вектору скорости w на бесконечном удалении от профиля. Силы и момент зависят от угла атаки a, который обычно определяется углом между вектором скорости и хордой. Типичные характеристики дозвуковых профилей приведены на рис.5.3. Снижение коэффициента подъемной силы по сравнению с теоретическими значениями объясняется влиянием вязкости. Зависимость коэффициента подъемной силы C_y от коэффициента лобового сопротивления C_x называют полярой. Качество профиля характеризуется отношением K= C_y/C_x.

Рис.5.3

Кривая С_y при небольших углах атаки является линейной функцией угла атаки a. Экспериментальные кривые при определенном значении угла атаки, называемого критическим, достигают максимального значения. При дальнейшем увеличении угла атаки выше критического наступает срыв потока, сопровождающийся резким уменьшением коэффициента подъемной силы. Для самолета, например, это может привести к сваливанию в штопор, а в лопастных машинах - к нарушению их работы (помпаж, вращающийся срыв) и даже разрушению. Наименьшее сопротивление профиля имеет место при его бесциркуляционном обтекании, соответствующем углу атаки a₀ и нулевой подъемной силе. Аэродинамические характеристики профилей приводят в соответствующих справочниках (атласах профилей).

Решетки профилей широко применяются в турбинах, компрессорах, вентиляторах, а также в качестве направляющих и поворотных устройств в машинах. На рис.5.4 представлено сечение плоской решетки профилей, в которой расстояние между ними остается постоянным по высоте профилей. Такой рисунок можно получить, если круговую решетку профилей условно рассечь цилиндрической поверхностью, соосной с осью вращения турбомашины, и полученные сечения развернуть на плоскость.

Плоская прямолинейная решетка профилей в какой-то мере имитирует сечение рабочего колеса или направляющего аппарата турбомашины. Геометрические характеристики отдельных профилей остаются такими же, как и у рассмотренных ранее одиночных профилей.

Рис.5.4

Основными геометрическими характеристиками, определяющими решетку, являются шаг решетки t и угол установки профилей в решетке b_у. Таким образом, решетка - совокупность идентичных профилей, расположенных на одинаковых расстояниях друг от друга и одинаково ориентированных относительно оси решетки. Очевидно, что решетки турбомашин являются веерными, т.к. шаг обычно возрастает с увеличением радиуса. Относительным шагом решетки называют величину

Для турбин относительный шаг обычно составляет 0.4...0.8, для осевых компрессоров - 1.0...2.0. Важными параметрами решеток являются также угол входа потока в решетку b₁ и угол выхода потока из решетки b₂.

Различают следующие типы решеток (см. рис.5.5).

1. Диффузорные (компрессорные). Используются в компрессорах. Для таких решеток: b₁<b₂;p₁<p₂;T₁<T₂;w₁>w₂. Течение газа в межлопаточном канале является диффузорным, т.к. площадь поперечного сечения канала увеличивается.

2. Конфузорные (турбинные). Применяются в реактивных турбинах. В этих решетках: b₁>b₂;p₁>p₂;T₁>T₂;w₁<w₂. Течение в межлопаточном канале происходит с увеличением скорости, т.е. является конфузорным.

3. Активные (решетки равного давления). Используются в активных турбинах. Для подобных решеток характерно примерное сохранение параметров газа в процессе движения в межлопаточном канале, т.е. b₁»b₂;p₁»p₂;T₁»T₂;w₁»w₂.

Дата добавления: 2013-12-13