RU1825902C - Радиально-осевой осесимметричный канал проточной части турбомашины - Google Patents

Abstract

Использование: проточные части турбо- машин. Сущность изобретени : радиально- осевой осесимметричный канал проточной части турбомашины содержит внутреннюю и внешнюю криволинейные стенки 1 и 2. Габаритные размеры канала в меридиональном сечении определ ютс  из следующей математической зависимости: Ј А па г 0е, где А - коэффициент

Description

Изобретение относитс  к области промышленной аэродинамики, в частности к устройствам дл  организации формы и направлени  движени  потока воздуха гидротурбо- машин и вентил торов.

Предлагаемое устройство позвол ет снизить аэродинамические потери путем повышени  обтекаемости и уменьшени  вихреобразовани  потока за счет выбора относительного радиуса кривизны внутрен- ней образующей канала во взаимосв зи с двум  геометрическими параметрами.

Дл  этого профиль воздушного канала предлагаемого устройства выполнен с учетом одновременно трех геометрических пара- метров п(гц), г, D, оказывающих значительное вли ние на его аэродинамическую характеристику и св занных зависимостью:

Ј-А

7Ь ,

где Л - коэффициент взаимосв зи;

п - отношение площадей входного отверстие к выходному (степень сужени  кон- фузора);

г - относительное значение радиуса кривизны внутренней образующей канала;

D - относительна  радиальность канала;

а,Ь,с - коэффициенты, характеризующие степень взаимовли ни  параметров n,r,D;

Ј- коэффициент гидравлического сопротивлени .

На фиг.1 показаны конструктивные элементы предлагаемого устройства; на фиг.2 - пример предлагаемого устройства, разрез; на фиг.З - схема радиально-осевого осесимметричного устройства.

Радиально-осевое осесимметричное устройство содержит внутреннюю 1 и внешнюю 2 криволинейные стенки (образующие) канала и воздушный канал 5. Стенки могут быть соединены элементами,выполненными в виде ребер жесткости или лопаток радиального направл ющего аппарата (РИА) 3, либо лопаток осевого направл ющего аппарата (ОНА) 4. Во всех случа х радиус кривизны внутренней образующей выполнен величиной, зависимой от выбранных геометрических параметров п и D (1), Среднее значение коэффициентов зависимости (1) получено дл  чисел Рейнольдса от 1,2 10 до 4,0 10 при эквивалентной шероховатости образцов ,15...0.3 и составило ,0115, а-2,928, ,926 и ,286,

Пределы относительных величин параметров исследуемых радиал ьно-осевых устройств составили п от 1,2 до 2,5; 7 от 0,054

5

Ю

15 20

25

30

35

40

45

50

до 0,152; 0 от 1,3 др 1,39. Это значит, что устройства имели следующие основные раз- меры; .2-2,5)F,r0(0,054-0,152)0 и DB(1,3-139)D, здесь FB п ра Ь0, F- лг() /4,.3M const, ,46м.

Формирование канала.

В зависимости от назначени  устройства , количества протекающего воздуха Gair. т.е. после проектировани  рабочего колеса (вентил тора, турбомашин и т.п.), определ ют значени  D,d,F,Re.

Исход  из конструктивных требований, т.е. наличи  места на машине, двигателе, выбирают значени  параметра входа DB и, задавшись значением п, определ ют FB и bo. Затем, выбрав значение радиуса кривизны внутренней образующей канала г0. определ ют безразмерные величины г и D и по уравнению (1) наход т значение коэффициента сопротивлени  Ј , который должен измен тьс  в пределах 0,024...0,5.31. Как показал опыт, значение Ј уменьшаетс  с увеличением конструктивных элементов г0. n,DB. Следовательно, оптимизаци  формы канала осуществл етс  с одной стороны наличием возможности увеличени  указанных конструктивных элементов и величиной Ј, котора  должна стремитьс  к min. Таким образом, определены осжэвные конструктивные размеры канала п, г, D, но не построена внешн   образующа  канала.

Построение внешней образующей канала .

В основу расчета проточной части радиально-осевого осесимметричного устройства положены два известных дл  пр молинейных каналов принципа:посто нного полного давлени  и линейно измен юща с  площадь проходнрго сечени  вдоль канала. Это означает, что площадь проходного сечени  вдоль канала в первом случае должна измен тьс  таким образом, чтобы сохранилось посто нство полного давлени  вдоль него, т.е. AP const, во втором случае - линейно уменьшатьс  дл  конфузорного и увеличиватьс  дл  диффузорного канала.

Относительна  площадь fi (фиг.З) определитс :

дл  первого случа 

55

f:

1

)

дл  второго случа 

f,K-(К-1) /

где I -длина пр молинейного и криволинейного участков канала от входа В-В до выхода А-А, замеренна  по внутренней образующей , м;

li - рассто ние между сечением В-В и 1-м сечением, замеренное по внутренней образующей , м;

...Ю - число участков, на которое разбиваетс  внутренн   образующа 

TrFi /F,

где FI - кольцева  проходна  площадь в 1-м сечении, м2.

Дл  построени  внешней образующей канала необходимо в каждом 1-м сечении меридиональной плоскбсти определить ширину канала {диаметр di).

Из геометрии канала в меридиональной плоскости

FI -лDcpi di ,

где Dcpi - средний диаметр кольцевой поверхности криволинейного канала, м.

Dcpn DB-2li - на пр молинейном участке

канала, Dcpi D0-2(r0+ у) xsln fi - на

криволинейном участке канала. Здесь fi - текущий угол, под которым расположены расчетные сечени  (лучи), град;

D0 D+ 2г0 - диаметральный размер между центрами радиуса кривизны внутренней образующей, м.

Ширина канала в 1-м сечении определитс :

дл  пр молинейного участка

dm -

nl  (Ов-21|)

дл  криволинейного участка

dri

U - IQ slnyi ± У(1о -lo slnyi)2 -4 л sin yi .Fi 2jts ny

где L0   Do и I л r0.

Длина внутренней образующей определитс  как сумма длин двух участков: пр молинейного ,5 DB-{CK2ro) и криволинейного

Л Г0

Здесь у° - центральный

360°

угол криволинейного участка внутренней образующей.

Внешн   образующа  Ad В представл ет собой плавную кривую, проведенную касательно к полученным окружност м. Таким образом,зависимость (1) позвол ет получить форму проточной части радиально-осевого осесимметричного конфузорного устройства с взаимосв занными размерами трех основных геометрических элементов, обеспечивающих минимальные гидравлические потери Ј в исследуемых интервалах факторов и при числе Рейнольдса Re- 4 105, что приводит к повышению коэффициента полезного действи  (КПД) агрегата, например вентил тора.

.

25

30

Claims (1)

1. Формула изобретени  Радиально-осевой осесимметричный канал проточной части турбомашины, содержащий внутреннюю и внешнюю криволинейные стенки, отличающийс  тем, что, с целью снижени  аэродинамических потерь, габаритные размеры канала в меридиональном сечении определ ютс  из следующей математической зависимости:

   -па

   7b-Dc,

   где А - коэффициент (0,0115);

   Ј- коэффициент гидравлического сопротивлени ;

   п - отношение площадей входного отверсти  к выходному;

   г - относительное значение радиуса кривизны внутренней образующей канала; D - относительна  радиальность канала; а.Ь.с - коэффициенты, характеризующие степень взаимовли ни  параметров п, , D (,928: .926; ,268)