решетка профилей осевого компрессора
Классы МПК: | F04D29/32 с осевым потоком |
Автор(ы): | Зарянкин А.Е., Симонов Б.П. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество "ЭНТЭК" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-06-29 публикация патента:
20.11.1997 |
Использование: авиационное и энергетическое машиностроение, в частности в лопаточных аппаратах осевых компрессоров. Сущность изобретения: решетка профилей осевого компрессора содержит турбулизаторы потока, выполненные в виде продольных канавок на спинке в области максимальной толщины по всей высоте профиля, имеющих оптимальные геометрические соотношения. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Решетка профилей осевого компрессора, обеспечивающая повышение давления в направлении движения потока, содержащая турбулизаторы потока, выполненные на профилях со стороны спинки в области максимальной толщины по всей высоте профиля, отличающаяся тем, что турбулизаторы выполнены в виде продольных канавок с шириной, равной глубине канавки, и шагом, равным двум глубинам канавки.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области авиационного и энергетического машиностроения и посвящено совершенствованию лопаточного аппарата осевых компрессоров. Известны решетки-профили осевых компрессоров, характеризуемые хордой профиля b, максимальной толщиной , углом bу, шагом t и прогибом средней линии (рис. 1а). Углы между касательными и средней линией профиля на входе и выходе и фронтом решетки 1л и 2л определяют оптимальное направление движения потока. Действительное направление характеризуется углами 1 и 2. Разница между указательными углами i = 1л-1 и = 2л-2 определяют угол атаки и угол отставания потока. Основной особенностью течения газа в компрессорной решетке является диффузорный характер течения, при котором возможен отрыв потока от стенок, вызывающий кризисное повышение потерь энергии. Для конкретной решетки существует вполне определенный диапазон безразмерных входных скоростей M1 и углов атаки i, где возможно ее безотрывное обтекание. Превышение этих величин ведет к возникновению отрыва потока и нарушению стационарности течения. Выберем в качестве прототипа компрессорную решетку С-4. Зависимость коэффициента потерь энергии от числа M1 приведена на фиг. 2 (кривая 1) для нулевого угла атаки [1] Видно, что допустимый диапазон входных скоростей для рассматриваемой решетки не превышает M1 0,63. Для расширения этого диапазона обычно уменьшают кривизну профиля, толщину входных стенок, максимальную толщину профиля и смещают сечение с максимальной толщиной в глубь канала. Таким образом удается заметно расширить диапазон допустимых входных скоростей (кривая 2) и углов атаки i [1]Эта же цель достигается в прототипе [2] за счет выполнения на спинке профиля по- перечных канавок (фиг. 3), которые интенсивно турбулизируют пристеночную часть пограничного слоя и расширяют таким образом диапазон бескризисных скоростей и углов атаки. Главным недостатком прототипа является резкое увеличение потерь энергии при 10 12% по сравнению с обычными компрессорными решетками. Устранить этот недостаток и получить еще больший эффект можно, если на спинке профиля в области максимальной толщины выполнить продольные канавки прямоугольного профиля, равномерно расположенные по всей высоте профиля (см. фиг. 1 3). Максимальная глубина канавок a в области максимальной толщины профиля D не должна превышать 30% от толщины D. Ширина канавок b a и шаг t1 2b (рис. 1б и в). Предлагаемая система работает следующим образом. Наличие канавок приводит к периодическим разрывам скоростей по высоте лопатки, и эти области являются областями генерации турбулентности, что резко повышает устойчивость пограничного слоя к отрыву от стенок. Далее канавки снижают ускорение потока на входной части спинки профиля и способствуют снижению локального положительного градиента давления на выходной части профиля, что также увеличивает устойчивость решетки к отрыву потока. В результате заметно расширяется диапазон допустимых скоростей по числу M1 при нулевом угле атаки (кривая 3 на фиг. 2), а также можно ожидать и увеличения допустимого угла атаки при фиксированном значении числа M1.
Класс F04D29/32 с осевым потоком