Характеристики решеток профилей

Характеристикой решетки профилей называется зависимость угла поворота потока Db и коэффициента потерь x от угла атаки i при данном значении числа Маха в набегающем на нее потоке и числа Рейнольдса. В практике авиационного двигателестроения широкое применение получили характеристики решеток, полученные экспериментально на специальных аэродинамических стендах. Но в последнее время все больше используются характеристики решеток, получаемые путем численного решения уравнений движения воздуха на ЭВМ с учетом вязкости.

Типичные результаты испытаний компрессорной решетки (при М _{w 1} ~ 0,4) приведены на рис. 3.10. При малых углах атаки угол отставания d почти не зависит от угла атаки, и поэтому с ростом i угол поворота потока в решетке почти линейно возрастает. Но при повышенных углах атаки на спинке профиля (вблизи его задней кромки) возникает срыв потока, что проявляется в замедлении роста и в последующем падении , а также в резком увеличении x. Угол атаки, при котором прекращается рост , называется критическим. (При этом угле атаки срыв потока распространяется практически уже на всю поверхность спинки лопатки).

При некотором угле атаки коэффициент потерь в решетке x имеет наименьшее значение. Однако этот режим не является оптимальным, так как при потери в решетке растут незначительно, тогда как поворот потока и связанное с ним увеличение давления возрастают. Наивыгоднейшее соотношение между адиабатной работой сжатия (повышения давления) воздуха в решетке и потерями достигается обычно при углах атаки, близких к критическим. Но срыв потока в решетке может привести к нежелательным последствиям (см. ниже гл. 5). Поэтому при выборе расчетного угла атаки нужно обеспечить необходимый запас по отношению к i _кр. Обычно этому соответствует угол атаки i, близкий к нулю, а поворот потока в решетке при этом составляет около 80 % от максимального. Угол атаки , при котором угол поворота потока в решетке равен , и соответствующий ему режим обтекания решетки называются номинальными.

При больших отрицательных углах атаки коэффициент потерь также возрастает из за развития срыва потока уже на нижней поверхности её профилей..

Решетки с различными значениями b/t, J, g и т.д. име­ют разные характеристики, в том числе различные значения номи­нального угла поворота потока, коэффициентов потерь и т.д. Од­нако обработка и анализ данных многочисленных испытаний пло­ских решеток позволили устано­вить ряд общих зависимостей, от­носящихся как к номинальным режимам работы компрессорных решеток, так и к особенностям протекания их характеристик. Та­кие обобщения были выполнены в работах А.Р.Хоуэлла, К.В.Холщевникова, С.А.Дов- жика, А.П.Комарова и др. Так, например, номинальный угол поворота потока в различных решетках может быть с достаточной для многих инженерных задач точностью определен по кривым, изображенным на рис. 3. 11. Как видно, он существенно увеличивается с ростом густоты решетки и угла b₂. Угол отставания d на номинальном режиме обычно не превышает 4…6^о, уменьшаясь по мере уменьшения угла атаки.