Параметры профиля и решетки профилей

Решетка профилей состоит из одинаковых профилей, расположенных в определенном порядке. Основные геометрические параметры компрессорной решетки и образующих её профилей показаны на рис.3.9.. На рис. 3.9, б приведены параметры профиля. Штриховая линия, являющаяся геометричес­ким местом центров вписанных в профиль окружностей, называется средней линией профиля. Хорда профиля b - это прямая, соединя­ющая точки пересечения средней линии с контуром профиля у его носика и хвостика. Та часть контура профиля, которая расположена (по отношению к средней линии) с той же стороны, что и хорда, называется нижней поверхностью или корытцем, а противоположная часть — верхней поверхностью или спинкой профиля.

Наиболее важными параметрами профиля являются следующие: - угол кривизны профиля (угол между касательными к средней линии, проведенными в точках ее пересечения с конту­ром профиля), - расстояние вдоль хорды от носика профиля до месторасположения максимального прогиба средней линии f, с - максимальная толщина профиля, х_с -расстояние вдоль хорды до месторасположения максимальной толщины, а также их относительные значения: , и .

В качестве средней линии про­филя используется обычно дуга круга или какая-нибудь линия с плавно меняющейся кривизной, например отрезок параболы. По нормали к средней линии откладываются ординаты профиля, в качестве которого в дозвуковых ступенях используется обычно один из сим­метричных (по отношению к средней линии) профилей, рассчитанных на работу при больших дозвуковых ско­ростях потока. Решетки, применяемые в дозвуковых компрессорах, составля­ются обычно из профилей, средняя линия которых изогнута по дуге круга или по параболе с x_f = 0,4...0,5, максимальная толщина рас­положена на 30…40% хорды, а передняя кромка имеет сравнитель­но большой радиус закругления, равный 10…15% c.

На рис. 3.9, а приведены параметры решетки профилей рабочего колеса. Здесь t - уже указанный выше шаг решетки, - угол установки профиля, b_1л и b_2л = b_1л + - конструктивные (“лопаточные”) углы между касательными к средней линии и фронтом решетки у перед­ней (входной) и задней (выходной) кромок. (Все эти углы, подчеркнем, отсчитываются от фронта решетки). Важными параметрами являются также а _г - “горло” решетки, т.е. минимальный диаметр окружности, вписанной в канал между со­седними профилями, относительное значение хорды b/t, называемое густотой решетки, и относительная величина горла a _г / t.

Режим обтекания решетки характеризуется углом атаки i (по передней кромке), углом отставания потока d (от направления задней кромки) и углом поворота потока . При обычных углах атаки в дозвуковых компрессорных решетках , и тогда f _{2 к} > f _{2 к} (см. рис. 3.2). Такая решетка называется диффузорной.

Угол поворота потока Db непосредственно связан с закруткой воздуха в решетке рабочего колеса D w_u. Если пренебречь измене­нием осевой составляющей скорости воздуха в рабочем колесе, то, как следует из треугольника скоростей (см. рис. 3.3),

. (3.24)

Таким образом, закрутка воздуха в колесе при данных значениях углов b₁ и b₂ пропорциональна осевой скорости воздуха и, кроме того, возрастает по мере увеличения .

Относительный уровень потерь в компрессорной решетке принято характеризовать коэффициентом потерь

(3.25)

Можно показать, что при малых скоростях набегающего на решетку потока

, (3.26)

где и — полное и статическое давления воздуха в набегающем потоке, а - осредненное (по шагу) значение полного давления за решеткой (для решетки РК - в относительном движении).

При обработке экспериментальных данных формула (3.26) ча­сто используется независимо от числа М в набегающем на решетку потоке.

Рассмотренные здесь и ниже параметры и соотношения запи­саны применительно к решеткам рабочего колеса ступени. Но все они могут быть (с небольшой коррекцией) отнесены и к решеткам направляющего аппа­рата.