Термогазодинамический расчет компрессора и турбины двигателя типа CFM56-7B

1. Титульный лист.docx

Уфимский государственный авиационный технический университет
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
(обозначение документа)

2. Пояснительная записка v1.doc

В данном курсовом проекте выполнен термогазодинамический расчет компрессора и турбины высокого давления турбореактивного двухконтурного двигателя типа CFM56-7B.
Курсовой проект состоит из следующих разделов:
- согласование КВД и ТВД;
- газодинамический расчет КВД по среднему диаметру;
- газодинамический расчет первой ступени КВД по высоте пера лопатки;
- профилирование рабочей лопатки первой ступени КВД;
- газодинамический расчет ТВД по среднему диаметру;
- газодинамический расчет ступени ТВД по высоте пера лопатки;
- профилирование рабочей лопатки ТВД.
Анализ задания и формирование исходных данных для расчета3
Выбор и согласование одновального газогенератора ТРДД4
1Предварительный расчет параметров компрессора и турбины газогенератора4
Детальный расчет компрессора одновального газогенератора трдд14
1Распределение основных параметров по ступеням компрессора14
2Выбор некоторых параметров первой ступени компрессора на среднем диаметре19
3Расчет проходных сечений компрессора21
4Расчет ступеней компрессора по среднему диаметру27
Детальный расчет ТВД по среднему диаметру 37
1Эскиз проточной части ТВД37
2Поступенчатый расчет ТВД по среднему диаметру38
3Определение шага и числа лопаток в рабочих решетках ТВД44
4Определение шага и числа лопаток в сопловых решетках ТВД45
Расчет параметров потока по радиусу ступени компрессора.48
Расчет параметров потока по радиусу ступени ТВД59
Профилирование лопаток первой ступени КВД67
Профилирование охлаждаемых лопаток ТВД71
Список литературы .75
Анализ задания и формирование исходных данных для расчета
Исходные данные для расчета формируются на базе курсового проекта «Теория расчет и проектирование АД и ЭУ»:
Высота полета H = 0;
Полетное число Маха МП = 0;
Температура по МСА ;
Расход воздуха на входе в компрессор высокого давления ;
Степень повышения давления КНД ;
Степень повышения давления КВД ;
Температура газа перед турбиной высокого давления ;
КПД компрессора низкого давления ;
КПД компрессора высокого давления ;
КПД турбины высокого давления ;
Выбор и согласование одновального газогенератора ТРДД
1 Предварительный расчет параметров компрессора и турбины газогенератора
)Работа затрачиваемая на привод КНД определяется по формуле:
)Температура на входе в КВД:
)Давление на входе в КВД:
где на - коэффициент сохранения полного давления во входном направляющем аппарате;
перех - коэффициент сохранения полного давления в переходном канале между каскадами компрессора;
вх - коэффициент восстановления полного давления во входном устройстве двигателя принимаем так как расчет ведется при стандартных земных условиях.
)Работа затрачиваемая на привод КВД:
)Потребная внутренняя удельная работа ТВД
где - коэффициент учитывающий отбор воздуха на охлаждение (1-охл) массу впрыскиваемого топлива и механические потери ротора газогенератора мРВД.
)Окружная скорость на среднем диаметре ТВД.
Первоначально определяем условную адиабатическую скорость:
Далее определяем окружную скорость на среднем диаметре:
где Y* – характеристика Парсона принимаем [1 стр11];
z – число ступеней турбины газогенератора предварительно принимаем z = 1.
)Температура газа за ТВД:
)Температура в корневом сечении неохлаждаемых лопаток турбины:
)Температура рабочей лопатки с учетом ее охлаждения:
где – температура охлаждающего воздуха принимается в первом приближении равной температуре воздуха за компрессором газогенератора;
- температура воздуха для охлаждения лопатки;
– безразмерная температура для внутренней конвективной-пленочной системе находиться в диапазоне 03 04. Принимаем [1 стр13].
)Запас прочности рабочих лопаток ТВД Принимаем [1 стр14].
Принимаем работы двигателя на расчетном режиме .
)По температуре и выбранному ресурсу ч определяется материал лопаток и предел длительной прочности этого материала. Принимаем материал ЖС6К предел длительной прочности .
)Допустимые напряжения растяжения в корневом сечении рабочих лопаток турбины
)Относительная высота рабочих лопаток ТВД
где Ф = 05 071 – коэффициент формы лопаток учитывающий степень утонения лопаток турбины от корня к периферии принимаем Ф = 06 [1 стр15];
ρм = 8250 кгм3 – плотность материала лопаток ТВД.
)Выбираем приведенную скорость и угол α2 на выходе из РК ТВД.
Принимаем α2 =80° [1 стр16].
)Отношение полных давлений в турбине
)Площадь кольцевого сечения канала на выходе из турбины
- расход газа на выходе из турбины;
- коэффициент учитывающий массу впрыскиваемого топлива и расход воздуха на охлаждение;
- полное давление за турбиной;
- полное давление перед турбиной;
- коэффициент восстановления полного давления в камере сгорания.
)Высота лопатки на выходе из ТВД:
)Средний диаметр на выходе из ТВД:
)Наружный диаметр на выходе из ТВД:
)Внутренний диаметр на выходе из ТВД:
)Относительный диаметр втулки на выходе из ТВД:
)Площадь кольцевого сечения канала на входе в первую ступень турбины
В первом приближении принимаем λг = 02.
)Выбор формы проточной части.
Принимаем форму проточной части тогда
)Частота вращения ротора высокого давления:
)Приведенная скорость на выходе из КВД принимаем [1 стр18].
)Температура давление воздуха и критическая скорость на выходе из КВД:
)Скорость на выходе из КВД
)Площадь кольцевого сечения канала на выходе из КВД
KG – коэффициент учитывающий неравномерность поля скоростей по высоте проточной части и наличие пограничного слоя у наружной и внутренней стенок корпуса. Принимаем .
)Отношение кольцевых площадей входа и выхода КВД:
Здесь показатель политропы сжатия в компрессоре
)Площадь кольцевого сечения канала на входе в КВД
)Относительный диаметр втулки последней ступени компрессора.
)Средний диаметр на выходе из КВД:
)Выбор формы проточной части КВД. Выбираем форму проточной части с Dвт = const.
)Относительный диаметр втулки для первой ступени КВД:
)Диаметры на входе в КВД:
)Высота лопатки последней ступени КВД
)Окружная скорость на внешнем диаметре первой ступени компрессора газогенератора
)Средний диаметр КВД:
)Средний диаметр ТВД:
)Число ступеней КВД:
где zТВД– число ступеней газогенератора;
КГГ = 046 – параметр согласования компрессора и турбины газогенератора определяющий соотношение конструктивных и геометрических параметров газогенератора.
Детальный расчет компрессора высокого давления ТРДД
1 Распределение основных параметров по ступеням КВД
В результате выполненного согласования и предварительного расчета компрессора и турбины газогенератора получены основные исходные параметры необходимые для дальнейшего детального расчета компрессора.
Остальные параметры выбираются следующим образом.
)Распределение коэффициента затраченной работы по ступеням КВД показано на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 - Распределение коэффициента затраченной работы по ступеням компрессора газогенератора
Рисунок 2.2 - Распределение внешнего диаметра КВД по ступеням
Окружные скорости на периферии промежуточных ступеней определяются по формуле (цифры приводятся для второй ступени) :
Затраченная работа в ступенях компрессора (цифры приводятся для первой ступени):
)Температура заторможенного потока в каждой ступени (цифры приводятся для первой ступени)
Рассчитанные значения температуры за ступенями приведены на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 - Распределение температуры за ступенями КВД
)Распределение КПД по ступеням компрессора газогенератора
Коэффициенты полезного действия ступеней входящих в КВД выбираются согласно рекомендациям ([1]). Окончательные величины устанавливаются в процессе расчета степени повышения давления в каждой ступени.
Для первой ступени степень повышения давления будет следующей:
В то же время должно соблюдаться условие:
Погрешность составляет меньше 2% что является допустимым.
Выбранные значения КПД ступеней приведены на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 - Распределение КПД по ступеням КВД
Рисунок 2.5 - Распределение степени повышения давления по ступеням КВД
)Полное давление на входе в i-ю ступень:
)Работа на лопатках в ступенях компрессора:
где - коэффициент учитывающий потери затрачиваемой работы в связи с наличием радиального зазора неравномерности потока по шагу и радиусу и трения воздуха о стенки проточной части и диски рабочих колес.
Результаты расчётов по п. 1 – 5 сведены в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 - Распределение основных параметров по ступеням КВД
2 Выбор некоторых параметров первой ступени компрессора на среднем диаметре
) Окружная скорость на среднем диаметре:
) Коэффициент напора первой ступени на среднем диаметре:
) Степень реактивности первой ступени:
) Коэффициент производительности КВД:
) Приведенная осевая скорость на входе в КВД:
Критическая скорость на входе в первую ступень:
Осевая скорость на входе в колесо первой ступени КВД:
)Коэффициент расхода на среднем диаметре первой ступени:
) Угол на входе в рабочее колесо первой ступени КВД:
) Приведенная скорость на входе в первую ступень:
) Полученные значения угла α1 приведенной скорости определяющие расход воздуха через первую ступень компрессора найдены с учётом выбранных величин ρК .
Необходимо проверить будут ли обеспечивать выбранные величины заданный расход воздуха через компрессор. Для этого определяем газодинамическую функцию расхода
) Число Маха по относительной скорости на входе в рабочее колесо первой ступени КВД на среднем диаметре:
3 Расчет проходных сечений компрессора
) Распределение осевых скоростей по ступеням компрессора.
Величины скорости потока на входе в первую ступень выбрана и соответственно равна: . Численные значения распределенных осевых скоростей по ступеням компрессора приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Распределение осевых скоростей по ступеням КВД
) Распределение степени реактивности по ступеням компрессора выбираем согласно [1] равной 05.
) Используя выше полученные параметры дальнейший расчет производится в следующей последовательности (значения приведены для первой ступени КВД):
а)критическая скорость на входе в рабочее колесо i-ой ступени
б)приведенная осевая скорость на входе в рабочее колесо
в)площадь на входе в i-ю ступень в первом приближении определяется при С1ui = 0 т.е. при sin(α1i) = 1
г)относительный диаметр втулки колеса
д)окружная скорость на среднем диаметре рабочего колеса ступени
е)коэффициент напора на среднем диаметре ступеней
ж)коэффициент расхода на среднем диаметре ступеней
з)окружная составляющая абсолютной скорости на среднем диаметре
и)абсолютная приведенная скорость и приведенный расход на входе в колесо
к)угол входа в i-ю ступень по абсолютной скорости (он же является углом выхода потока из спрямляющего аппарата предыдущей ступени)
Из расчёта видно что угол не совпадает с и основные параметры не совпадают с выбранными ранее. Поэтому делается второе последовательное приближение.
л)Площадь сечения на входе в i-ю ступень
Расчеты повторяются с п. г до п. к а результаты расчета сводятся в таблицу 2.3.
м)внутренний диаметр на входе в колесо i-й ступени
н)высота лопаток рабочих колёс по ступеням компрессора
4 Схема меридионального сечения проточной части компрессора
При вычерчивании схемы проточной части компрессора используется известные из расчета величины: число ступеней z = 9; DВТ = 0370 м; и hi. Кроме того используются рекомендации ([1]).
В качестве примера приведем расчет основных геометрических размеров для первой ступени КВД.
) Отношение высоты рабочей лопатки на входе к ширине у втулки. Принимаем - для первой ступени. Эта величина для рабочих лопаток промежуточных ступеней выбрана уменьшающейся от первой к последней ступени по линейному закону.
) Ширина рабочих лопаточных венцов у втулки
) Ширина лопаточных венцов направляющих аппаратов
) Осевые зазоры между венцами рабочих колес и спрямляющих аппаратов
) Длина проточной части КВД в первом приближении определяется по формуле:
Аналогичный расчет проводиться для остальных ступеней компрессора газогенератора результаты вносятся в таблицу 2.3.
5 Расчет ступеней компрессора по среднему диаметру
В пределах каждой Uср2i = Uср1i . Поэтому средний диаметр на входе в колесо i - й ступени:
Ниже приводится порядок детального расчета ступеней компрессора позволяющий определить составляющие треугольников скоростей густоты решеток размеры хорды профилей лопаток на среднем диаметре а также число лопаток. Для примера цифры приводятся только для первой ступени КВД.
) Угол потока воздуха на входе в рабочее колесо в относительном движении:
) Относительная скорость воздуха на входе в колесо:
) Скорость звука на входе в ступень:
) Числа Маха по относительной скорости на входе в рабочее колесо:
) Число лопаток рабочих колёc.
Принимаем удлинение лопаток первой ступени исходя из рекомендаций равным По источникам число лопаток для первой ступени РК .
)Густота решётки рабочего колеса на среднем диаметре.
) Длина хорды рабочих лопаток:
) Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса:
) Осевая скорость на выходе из колеса:
) Абсолютная и приведенная скорости на выходе из колеса:
) Местная скорость звука на выходе из рабочего колеса:
)Число Маха по абсолютной скорости на входе в направляющий аппарат:
) Угол выхода из рабочего колеса в абсолютном движении:
) Полное давление потока воздуха на выходе из колеса:
КПД рабочего колеса по параметрам на среднем диаметре находится в пределах 092 094 принимаем на всех ступенях.
Величина коэффициента восстановления полного давления в спрямляющем аппарате
Проверяем для нашего случая:
) Площадь кольцевого сечения на выходе из рабочего колеса:
) Относительный диаметр втулки за рабочим колесом:
) Диаметр втулки за рабочим колесом:
) Высота лопатки на выходе из рабочего колеса:
) Относительная скорость воздуха на выходе из колеса:
) Угол выхода потока из рабочего колеса:
) Угол поворота потока в рабочем колесе:
) Угол выхода потока из СА:
) Угол поворота потока в СА:
) Число лопаток направляющего аппарата .
Удлинения лопаток первой ступени для направляющих аппаратов имеет значение 3.
) Густота решетки направляющего аппарата:
) Длина хорды лопаток направляющего аппарата:
Результаты детального расчета ступеней компрессора приведены в таблице 2.4
Таблица 2.4 – Детальный расчет ступеней компрессора
Детальный расчет турбины высокого давления по среднему диаметру
1 Эскиз проточной части ТВД
В результате выполненных предварительных расчетов были получены геометрические размеры турбины за рабочими лопатками последней ступени и на входе в сопловой аппарат первой ступени. При выбранном числе ступеней эти размеры являются базовыми для эскиза проточной части.
Ширина охлаждаемых рабочих решеток:
Ширина лопаток сопловых аппаратов:
Осевой зазор между венцами:
Длина проточной части турбины:
Угол раскрытия проточной чести:
2 Поступенчатый расчет турбины высокого давления по среднему диаметру
Необходимость введения охлаждения в высокотемпературных турбинах приводит к появлению дополнительных потерь от охлаждения что влияет на рабочий процесс турбины и двигателя в целом.
Дальнейший детальный расчет турбины будет проводится с учетом особенностей связанных с охлаждением. Будет произведен отбор воздуха из-за компрессора а также учет влияния охлаждения на скоростные коэффициенты сопловых и рабочих лопаток некоторые геометрические соотношения и КПД турбины.
Последовательность расчета охлаждаемой ступени турбины приводится ниже.
) Расход газа на входе в ТВД:
) Средний диаметр на входе в ТВД:
) Высота лопаток на выходе из соплового аппарата и на выходе из рабочего колеса определяется по рисунку меридионального сечения проточной части ТВД:
) Окружная скорость на среднем диаметре на входе в ступень ТВД:
) Давление адиабатно–заторможенного потока на входе в ТВД:
) Температура торможения газа на входе в ТВД:
) Адиабатный тепловой перепад:
) Приведенная скорость:
) Статическое давление за первой ступенью:
) Степень реактивности.
В первых высокотемпературных ступенях учитывая их относительно небольшие высоты лопаток желательно принять малые степени реактивности Принимаем ρСТ = 025.
) Адиабатная работа расширения в соплах:
) Адиабатная работа расширения в рабочем колесе:
) Скоростной коэффициент соплового аппарата выбирается с учетом рекомендаций ([1] стр. 47)
) Теоретическая скорость на выходе из соплового аппарата:
) Действительная скорость на выходе из соплового аппарата:
) Температура газа за сопловым аппаратом:
) Приведенная теоретическая скорость на выходе из сопла:
) Статическое давление за сопловым аппаратом:
) Плотность газа за сопловым аппаратом:
) Угол выхода из сопла:
Проверка реактивности в корневом сечении ступени:
Реактивность в корневом сечении больше 0.
) Скорость потока газа на входе в рабочее колесо первой ступени в относительном движении:
) Угол входа потока на рабочую решетку в относительном движении
) Скоростной коэффициент рабочей решетки зависит от суммы углов на входе и выходе из решетки и выбирается в соответствии с рекомендациями ([1] стр.47)
) Скорость газа на выходе из рабочей решетки в относительном движении
) Температура торможения потока в относительном движении на входе в решетку рабочего колеса ТВД:
) Приведенная относительная скорость на выходе из ступени:
) Полное давление в относительном движении на выходе из ТВД:
) Угол выхода потока из рабочей решетки в относительном движении:
) Абсолютная скорость потока за рабочим колесом первой ступени:
) Угол абсолютной скорости потока за рабочим колесом:
) Приведенная скорость на выходе из первой ступени:
) Полное давление на выходе из первой ступени турбины газогенератора:
3 Определение шага и числа лопаток в рабочих решетках ТВД
) Определяем угол установки профиля:
) Относительная толщина выходной кромки:
) Оптимальный относительный шаг решётки для неохлождаемой решётки РК определяется из графика [2стр 78].
) Оптимальный относительный шаг решётки для охлождаемой решётки РК:
) Число лопаток в решётке:
Уточняем шаг решётки
) Проверяем шаг у корня лопаток.
Шаг в корневом сечении имеет допустимую величину.
4 Определение шага и числа лопаток в сопловых решетках ТВД
) Оптимальный относительный шаг решётки для неохлождаемой решётки РК определяется из графика [2 стр 78].
Расчет параметров потока по радиусу ступени компрессора.
Принимаем для первых четырёх ступени профилирование по закону с постоянной по радиусу кинематической степени реактивности а для остальных пяти – rCu = const. Расчёт будем производить для первой ступени КВД 3 – х сечениях: корневом среднем и концевом.
За основу расчета принимаются величины полученные при расчете ступени по среднему диаметру предполагая что течение воздуха в пределах ступени происходит по цилиндрическим поверхностям тока.
Расчетные сечения в корневой и концевой частях выбираем на расстоянии (2 4) мм соответственно от втулки и наружного радиуса лопатки на выходе из решетки. Радиус совпадает со средним радиусом ступени. Расчёты приведены только для корневого сечения. Результаты расчёта среднего и концевого сечения занесены в таблицу 4.1.
) Определение расчетных сечений.
Периферийное сечение:
) Определение осевых составляющих абсолютной скорости потока воздуха на входе и выходе из рабочего колеса по радиусу
Так как выбран закон профилирования то
) Определение окружных составляющих абсолютной скорости потока воздуха на входе и выходе из рабочего колеса:
) Абсолютная скорость воздуха на входе в колесо:
) Абсолютная скорость воздуха на выходе из колеса:
) Приведенная скорость потока на входе в колесо:
) Приведенная скорость потока на выходе из колеса:
) Статическое давление на входе в колесо:
) Статическое давление на входе в колесо:
) Скорость звука на входе в колесо:
) Скорость звука на выходе из колеса:
) Окружная скорость колеса на входе в решётку на расчётном радиусе:
) Окружная скорость колеса на выходе из решётки на расчётном радиусе:
) Угол входа потока в решётку рабочих лопаток в относительном движении:
) Угол выхода потока из решётки рабочих лопаток в относительном движении:
) Угол отклонения потока в решётке рабочего колеса:
) Относительная скорость потока на входе в рабочие лопатки:
) Относительная скорость потока на выходе из решёток рабочих лопаток:
) Угол потока на входе в рабочее колесо в абсолютном движении:
) Угол потока на выходе из рабочего колеса в абсолютном движении:
) Число Маха по относительной скорости воздуха на входе в рабочее колесо:
) Число Маха по абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса:
) Коэффициент расхода:
) Относительная закрутка потока на входе в рабочее колесо:
) Густота решетки рабочих лопаток:
) Угол атаки i = +5.
) Входной геометрический угол профиля лопатки:
) Коэффициент геометрии профиля:
) Угол кривизны (изгиба) профиля:
) Угол отставания потока на выходе из решётки:
) Выходной геометрический угол профиля:
) Угол изгиба входной кромки:
) Угол изгиба выходной кромки:
) Угол выноса (установки) профиля:
) Длина средней линии профиля (межлопаточного канала):
) Угол раскрытия эквивалентного плоского диффузора
Таблица 4.1 – Расчет параметров потока по радиусу первой ступени КВД
Продолжение таблицы 4.1
Расчет параметров потока по радиусу ступени ТВД
Согласно рекомендациям ([1] стр.103) принимаем для первой ступени профилирование по закону постоянной по радиусу циркуляции. Расчет проводится в 3–х сечениях: корневом среднем и концевом.
Радиус переходной галтели (закругления) для корневого и концевого сечения лопаток:
Расчетные сечения в корневых и периферийных частях:
Относительные радиусы расчетных сечений
В силу того что дальнейший расчет всех сечений аналогичен численные значения приведены только для корневого сечения. Результаты расчета остальных сечений приведены в таблице 5.1.
Порядок расчета следующий.
) Осевая составляющая абсолютной скорости потока газа на входе в рабочее колесо:
) Осевая составляющая абсолютной скорости газа на выходе из рабочего колеса:
) Окружная составляющая абсолютной скорости на входе в рабочее колесо ступени:
) Окружные составляющие абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса ступени
) Абсолютная скорость газа на входе в колесо:
) Абсолютная скорость газа на выходе из колеса:
) Приведенная скорость на входе в колесо:
) Приведенная скорость потока на выходе из колес:
) Окружная скорость колеса на входе:
) Окружная скорость колеса на выходе:
) Угол входа потока в решетку рабочих лопаток в относительном движении:
) Угол выхода потока из решетки рабочих лопаток в относительном движении:
) Угол поворота потока в решетке рабочего колеса:
) Относительная скорость потока на входе в рабочую решетку:
) Относительная скорость потока на выходе из рабочей решетки:
) Угол потока на входе в рабочую решетку в абсолютном движении:
) Угол потока на выходе из рабочей решетки в абсолютном движении:
) Температура торможения в относительном движении:
) Приведенная скорость в относительном движении на входе в колесо:
) Приведенная скорость в относительном движении на выходе из колеса:
) Статическое давление на выходе из колеса:
) Степень реактивности:
Результаты расчета остальных сечений приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 – Результаты расчета параметров потока по радиусу ступени ТВД
Продолжение таблицы 5.1
Профилирование лопаток первой ступени КВД
Профилирование лопаток первой ступени КВД произведём по методике указанной в [5]. Первым шагом является построение средней линии профиля лопатки с помощью вычисленных ранее углов изгиба входной и выходной кромок и и хорды профиля лопатки b. Вторым шагом является деление средней линии профиля на большое число равных отрезков. После чего по нормали в точках пересечения средней линии и отрезков делящих хорду на определенное количество отрезков откладываются соответствующие координаты точек спинки и корыта профиля лопатки. Для корневого сечения Cma для среднего – 10% ; для концевого – 9%.
Профилирование охлаждаемых лопаток ТВД
1 Определение основных геометрических параметров профилей
Для профилирования лопаток турбины необходимо определить основные геометрические параметры профилей решетки. Некоторые из них были найдены в пункте 5. Далее определим дополнительные геометрические параметры необходимые для профилирования лопаток.
) Принимаем величину хорды лопатки по высоте постоянной и равной b = 00273 м. Тогда ширина венца будет равна:
) Радиус скругления входной кромки:
) Относительный радиус скругления выходной кромки:
) Угол заострения выходной кромки:
) Угол заострения входной кромки:
) Геометрический угол на входе в лопатку:
) Геометрический угол на выходе из лопаток:
) Угол отгиба выходного участка спинки профиля на среднем диаметре:
) Максимальная толщина профиля:
) Размер горла решётки.
Профилирование производим согласно методике представленной в [1].
Проведен термогазодинамический расчет компрессора и турбины высокого давления двигателя типа CFM56-7B. Спрофилированы рабочие лопатки первой ступени по высоте в трех сечениях компрессора и турбины а также построены треугольники скоростей для рабочих лопаток турбины и компрессора по среднему диаметру. Произведено построение проточной части турбины и компрессора. Результат построения профилей является удовлетворительными.
Емин О. Н. Карасев В. Н. Ржавин Ю. А. Выбор параметров и газодинамический расчет осевых компрессоров и турбин авиационных ГТД: Учебное пособие. М.: Дипак 2003. 156 с.
Белоусов А.Н. Мусаткин Н.Ф. и др. Проектный термогазодинамический расчет основных параметров авиационных лопаточных машин. СГАУ Самара 2006 с316.
Харитонов В.Ф. Материалы деталей авиационных газотурбинных двигателей: Методические указания к курсовому и дипломну проектированию. УГАТУ. – Уфа 2004.-38с.
Копелев С.З. Расчет турбин АД. “Машиностроение” 1974 268с.
Холщевников К.В. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. “Машиностроение” 1970.

Профиль турбины.cdw

компр прот.cdw

СРЕДНЕЕ.cdw

треугольники.cdw

КОРНЕВОЕ.cdw

дозвук компр.frw

ПЕРИФ.cdw

турб прот.cdw

COMPR.frw

Профиль компрессора.cdw

компр new.frw

2. Пояснительная записка v2.doc

В данном курсовом проекте выполнен термогазодинамический расчет компрессора и турбины высокого давления турбореактивного двухконтурного двигателя типа CFM56-7B.
Курсовой проект состоит из следующих разделов:
- согласование КВД и ТВД;
- газодинамический расчет КВД по среднему диаметру;
- газодинамический расчет первой ступени КВД по высоте пера лопатки;
- профилирование рабочей лопатки первой ступени КВД;
- газодинамический расчет ТВД по среднему диаметру;
- газодинамический расчет ступени ТВД по высоте пера лопатки;
- профилирование рабочей лопатки ТВД.
Анализ задания и формирование исходных данных для расчета3
Выбор и согласование одновального газогенератора ТРДД4
1Предварительный расчет параметров компрессора и турбины газогенератора4
Детальный расчет компрессора одновального газогенератора трдд14
1Распределение основных параметров по ступеням компрессора14
2Выбор некоторых параметров первой ступени компрессора на среднем диаметре19
3Расчет проходных сечений компрессора222
4Расчет ступеней компрессора по среднему диаметру3030
Детальный расчет ТВД по среднему диаметру 37
1Эскиз проточной части ТВД37
2Поступенчатый расчет ТВД по среднему диаметру38
3Определение шага и числа лопаток в рабочих решетках ТВД455
4Определение шага и числа лопаток в сопловых решетках ТВД46
Расчет параметров потока по радиусу ступени компрессора.48
Расчет параметров потока по радиусу ступени ТВД59
Профилирование лопаток первой ступени КВД67
Профилирование охлаждаемых лопаток ТВД6768
Список литературы .72
Анализ задания и формирование исходных данных для расчета
Исходные данные для расчета формируются на базе курсового проекта «Теория расчет и проектирование АД и ЭУ»:
Высота полета H = 0;
Полетное число Маха МП = 0;
Температура по МСА ;
Расход воздуха на входе в компрессор высокого давления ;
Степень повышения давления КНД ;
Степень повышения давления КВД ;
Температура газа перед турбиной высокого давления ;
КПД компрессора низкого давления ;
КПД компрессора высокого давления ;
КПД турбины высокого давления ;
Выбор и согласование одновального газогенератора ТРДД
1 Предварительный расчет параметров компрессора и турбины газогенератора
)Работа затрачиваемая на привод КНД определяется по формуле:
)Температура на входе в КВД:
)Давление на входе в КВД:
где на - коэффициент сохранения полного давления во входном направляющем аппарате;
перех - коэффициент сохранения полного давления в переходном канале между каскадами компрессора;
вх - коэффициент восстановления полного давления во входном устройстве двигателя принимаем так как расчет ведется при стандартных земных условиях.
)Работа затрачиваемая на привод КВД:
)Потребная внутренняя удельная работа ТВД
где - коэффициент учитывающий отбор воздуха на охлаждение (1-охл) массу впрыскиваемого топлива и механические потери ротора газогенератора мРВД.
)Окружная скорость на среднем диаметре ТВД.
Первоначально определяем условную адиабатическую скорость:
Далее определяем окружную скорость на среднем диаметре:
где Y* – характеристика Парсона принимаем [1 стр11];
z – число ступеней турбины газогенератора предварительно принимаем z = 1.
)Температура газа за ТВД:
)Температура в корневом сечении неохлаждаемых лопаток турбины:
)Температура рабочей лопатки с учетом ее охлаждения:
где – температура охлаждающего воздуха принимается в первом приближении равной температуре воздуха за компрессором газогенератора;
- температура воздуха для охлаждения лопатки;
– безразмерная температура для внутренней конвективной-пленочной системе находиться в диапазоне 03 04. Принимаем [1 стр13].
)Запас прочности рабочих лопаток ТВД Принимаем [1 стр14].
Принимаем работы двигателя на расчетном режиме .
)По температуре и выбранному ресурсу ч определяется материал лопаток и предел длительной прочности этого материала. Принимаем материал ЖС6К предел длительной прочности .
)Допустимые напряжения растяжения в корневом сечении рабочих лопаток турбины
)Относительная высота рабочих лопаток ТВД
где Ф = 05 071 – коэффициент формы лопаток учитывающий степень утонения лопаток турбины от корня к периферии принимаем Ф = 06 [1 стр15];
ρм = 8250 кгм3 – плотность материала лопаток ТВД.
)Выбираем приведенную скорость и угол α2 на выходе из РК ТВД.
Принимаем α2 =80° [1 стр16].
)Отношение полных давлений в турбине
)Площадь кольцевого сечения канала на выходе из турбины
- расход газа на выходе из турбины;
- коэффициент учитывающий массу впрыскиваемого топлива и расход воздуха на охлаждение;
- полное давление за турбиной;
- полное давление перед турбиной;
- коэффициент восстановления полного давления в камере сгорания.
)Высота лопатки на выходе из ТВД:
)Средний диаметр на выходе из ТВД:
)Наружный диаметр на выходе из ТВД:
)Внутренний диаметр на выходе из ТВД:
)Относительный диаметр втулки на выходе из ТВД:
)Площадь кольцевого сечения канала на входе в первую ступень турбины
В первом приближении принимаем λг = 02.
)Выбор формы проточной части.
Принимаем форму проточной части тогда
)Частота вращения ротора высокого давления:
)Приведенная скорость на выходе из КВД принимаем [1 стр18].
)Температура давление воздуха и критическая скорость на выходе из КВД:
)Скорость на выходе из КВД
)Площадь кольцевого сечения канала на выходе из КВД
KG – коэффициент учитывающий неравномерность поля скоростей по высоте проточной части и наличие пограничного слоя у наружной и внутренней стенок корпуса. Принимаем .
)Отношение кольцевых площадей входа и выхода КВД:
Здесь показатель политропы сжатия в компрессоре
)Площадь кольцевого сечения канала на входе в КВД
)Относительный диаметр втулки последней ступени компрессора.
)Средний диаметр на выходе из КВД:
)Выбор формы проточной части КВД. Выбираем форму проточной части с Dвт = const.
)Относительный диаметр втулки для первой ступени КВД:
)Диаметры на входе в КВД:
)Высота лопатки последней ступени КВД
)Окружная скорость на внешнем диаметре первой ступени компрессора газогенератора
)Средний диаметр КВД:
)Средний диаметр ТВД:
)Число ступеней КВД:
где zТВД– число ступеней газогенератора;
КГГ = 046 – параметр согласования компрессора и турбины газогенератора определяющий соотношение конструктивных и геометрических параметров газогенератора.
Детальный расчет компрессора высокого давления ТРДД
1 Распределение основных параметров по ступеням КВД
В результате выполненного согласования и предварительного расчета компрессора и турбины газогенератора получены основные исходные параметры необходимые для дальнейшего детального расчета компрессора.
Остальные параметры выбираются следующим образом.
)Распределение коэффициента затраченной работы по ступеням КВД показано на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 - Распределение коэффициента затраченной работы по ступеням компрессора газогенератора
Рисунок 2.2 - Распределение внешнего диаметра КВД по ступеням
Окружные скорости на периферии промежуточных ступеней определяются по формуле (цифры приводятся для второй ступени) :
Затраченная работа в ступенях компрессора (цифры приводятся для первой ступени):
)Температура заторможенного потока в каждой ступени (цифры приводятся для первой ступени)
Рассчитанные значения температуры за ступенями приведены на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 - Распределение температуры за ступенями КВД
)Распределение КПД по ступеням компрессора газогенератора
Коэффициенты полезного действия ступеней входящих в КВД выбираются согласно рекомендациям ([1]). Окончательные величины устанавливаются в процессе расчета степени повышения давления в каждой ступени.
Для первой ступени степень повышения давления будет следующей:
В то же время должно соблюдаться условие:
Погрешность составляет меньше 2% что является допустимым.
Выбранные значения КПД ступеней приведены на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 - Распределение КПД по ступеням КВД
Рисунок 2.5 - Распределение степени повышения давления по ступеням КВД
)Полное давление на входе в i-ю ступень:
)Работа на лопатках в ступенях компрессора:
где - коэффициент учитывающий потери затрачиваемой работы в связи с наличием радиального зазора неравномерности потока по шагу и радиусу и трения воздуха о стенки проточной части и диски рабочих колес.
Результаты расчётов по п. 1 – 5 сведены в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 - Распределение основных параметров по ступеням КВД
2 Выбор некоторых параметров первой ступени компрессора на среднем диаметре
) Окружная скорость на среднем диаметре:
) Коэффициент напора первой ступени на среднем диаметре:
) Степень реактивности первой ступени:
) Коэффициент производительности КВД:
) Приведенная осевая скорость на входе в КВД:
Критическая скорость на входе в первую ступень:
Осевая скорость на входе в колесо первой ступени КВД:
)Коэффициент расхода на среднем диаметре первой ступени:
) Угол на входе в рабочее колесо первой ступени КВД:
) Приведенная скорость на входе в первую ступень:
) Полученные значения угла α1 приведенной скорости определяющие расход воздуха через первую ступень компрессора найдены с учётом выбранных величин ρК .
Необходимо проверить будут ли обеспечивать выбранные величины заданный расход воздуха через компрессор. Для этого определяем газодинамическую функцию расхода
) Число Маха по относительной скорости на входе в рабочее колесо первой ступени КВД на среднем диаметре:
3 Расчет проходных сечений компрессора
) Распределение осевых скоростей по ступеням компрессора.
Величины скорости потока на входе в первую ступень выбрана и соответственно равна: . Численные значения распределенных осевых скоростей по ступеням компрессора приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Распределение осевых скоростей по ступеням КВД
) Распределение степени реактивности по ступеням компрессора выбираем согласно [1] равной 05.
) Используя выше полученные параметры дальнейший расчет производится в следующей последовательности (значения приведены для первой ступени КВД):
а)критическая скорость на входе в рабочее колесо i-ой ступени
б)приведенная осевая скорость на входе в рабочее колесо
в)площадь на входе в i-ю ступень в первом приближении определяется при С1ui = 0 т.е. при sin(α1i) = 1
г)относительный диаметр втулки колеса
д)окружная скорость на среднем диаметре рабочего колеса ступени
е)коэффициент напора на среднем диаметре ступеней
ж)коэффициент расхода на среднем диаметре ступеней
з)окружная составляющая абсолютной скорости на среднем диаметре
и)абсолютная приведенная скорость и приведенный расход на входе в колесо
к)угол входа в i-ю ступень по абсолютной скорости (он же является углом выхода потока из спрямляющего аппарата предыдущей ступени)
Из расчёта видно что угол не совпадает с и основные параметры не совпадают с выбранными ранее. Поэтому делается второе последовательное приближение.
л)Площадь сечения на входе в i-ю ступень
Расчеты повторяются с п. г до п. к а результаты расчета сводятся в таблицу 2.3.
м)внутренний диаметр на входе в колесо i-й ступени
н)высота лопаток рабочих колёс по ступеням компрессора
4 Схема меридионального сечения проточной части компрессора
При вычерчивании схемы проточной части компрессора используется известные из расчета величины: число ступеней z = 9; DВТ = 0370 м; и hi. Кроме того используются рекомендации ([1]).
В качестве примера приведем расчет основных геометрических размеров для первой ступени КВД.
) Отношение высоты рабочей лопатки на входе к ширине у втулки. Принимаем - для первой ступени. Эта величина для рабочих лопаток промежуточных ступеней выбрана уменьшающейся от первой к последней ступени по линейному закону.
) Ширина рабочих лопаточных венцов у втулки
) Ширина лопаточных венцов направляющих аппаратов
) Осевые зазоры между венцами рабочих колес и спрямляющих аппаратов
) Длина проточной части КВД в первом приближении определяется по формуле:
Аналогичный расчет проводиться для остальных ступеней компрессора газогенератора результаты вносятся в таблицу 2.3.
5 Расчет ступеней компрессора по среднему диаметру
В пределах каждой Uср2i = Uср1i . Поэтому средний диаметр на входе в колесо i - й ступени:
Ниже приводится порядок детального расчета ступеней компрессора позволяющий определить составляющие треугольников скоростей густоты решеток размеры хорды профилей лопаток на среднем диаметре а также число лопаток. Для примера цифры приводятся только для первой ступени КВД.
) Угол потока воздуха на входе в рабочее колесо в относительном движении:
) Относительная скорость воздуха на входе в колесо:
) Скорость звука на входе в ступень:
) Числа Маха по относительной скорости на входе в рабочее колесо:
) Число лопаток рабочих колёc.
Принимаем удлинение лопаток первой ступени исходя из рекомендаций равным По источникам число лопаток для первой ступени РК .
)Густота решётки рабочего колеса на среднем диаметре.
) Длина хорды рабочих лопаток:
) Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса:
) Осевая скорость на выходе из колеса:
) Абсолютная и приведенная скорости на выходе из колеса:
) Местная скорость звука на выходе из рабочего колеса:
)Число Маха по абсолютной скорости на входе в направляющий аппарат:
) Угол выхода из рабочего колеса в абсолютном движении:
) Полное давление потока воздуха на выходе из колеса:
КПД рабочего колеса по параметрам на среднем диаметре находится в пределах 092 094 принимаем на всех ступенях.
Величина коэффициента восстановления полного давления в спрямляющем аппарате
Проверяем для нашего случая:
) Площадь кольцевого сечения на выходе из рабочего колеса:
) Относительный диаметр втулки за рабочим колесом:
) Диаметр втулки за рабочим колесом:
) Высота лопатки на выходе из рабочего колеса:
) Относительная скорость воздуха на выходе из колеса:
) Угол выхода потока из рабочего колеса:
) Угол поворота потока в рабочем колесе:
) Угол выхода потока из СА:
) Угол поворота потока в СА:
) Число лопаток направляющего аппарата .
Удлинения лопаток первой ступени для направляющих аппаратов имеет значение 3.
) Густота решетки направляющего аппарата:
) Длина хорды лопаток направляющего аппарата:
Результаты детального расчета ступеней компрессора приведены в таблице 2.4
Таблица 2.4 – Детальный расчет ступеней компрессора
Детальный расчет турбины высокого давления по среднему диаметру
1 Эскиз проточной части ТВД
В результате выполненных предварительных расчетов были получены геометрические размеры турбины за рабочими лопатками последней ступени и на входе в сопловой аппарат первой ступени. При выбранном числе ступеней эти размеры являются базовыми для эскиза проточной части.
Ширина охлаждаемых рабочих решеток:
Ширина лопаток сопловых аппаратов:
Осевой зазор между венцами:
Длина проточной части турбины:
Угол раскрытия проточной чести:
2 Поступенчатый расчет турбины высокого давления по среднему диаметру
Необходимость введения охлаждения в высокотемпературных турбинах приводит к появлению дополнительных потерь от охлаждения что влияет на рабочий процесс турбины и двигателя в целом.
Дальнейший детальный расчет турбины будет проводится с учетом особенностей связанных с охлаждением. Будет произведен отбор воздуха из-за компрессора а также учет влияния охлаждения на скоростные коэффициенты сопловых и рабочих лопаток некоторые геометрические соотношения и КПД турбины.
Последовательность расчета охлаждаемой ступени турбины приводится ниже.
) Расход газа на входе в ТВД:
) Средний диаметр на входе в ТВД:
) Высота лопаток на выходе из соплового аппарата и на выходе из рабочего колеса определяется по рисунку меридионального сечения проточной части ТВД:
) Окружная скорость на среднем диаметре на входе в ступень ТВД:
) Давление адиабатно–заторможенного потока на входе в ТВД:
) Температура торможения газа на входе в ТВД:
) Адиабатный тепловой перепад:
) Приведенная скорость:
) Статическое давление за первой ступенью:
) Степень реактивности.
В первых высокотемпературных ступенях учитывая их относительно небольшие высоты лопаток желательно принять малые степени реактивности Принимаем ρСТ = 025.
) Адиабатная работа расширения в соплах:
) Адиабатная работа расширения в рабочем колесе:
) Скоростной коэффициент соплового аппарата выбирается с учетом рекомендаций ([1] стр. 47)
) Теоретическая скорость на выходе из соплового аппарата:
) Действительная скорость на выходе из соплового аппарата:
) Температура газа за сопловым аппаратом:
) Приведенная теоретическая скорость на выходе из сопла:
) Статическое давление за сопловым аппаратом:
) Плотность газа за сопловым аппаратом:
) Угол выхода из сопла:
Проверка реактивности в корневом сечении ступени:
Реактивность в корневом сечении больше 0.
) Скорость потока газа на входе в рабочее колесо первой ступени в относительном движении:
) Угол входа потока на рабочую решетку в относительном движении
) Скоростной коэффициент рабочей решетки зависит от суммы углов на входе и выходе из решетки и выбирается в соответствии с рекомендациями ([1] стр.47)
) Скорость газа на выходе из рабочей решетки в относительном движении
) Температура торможения потока в относительном движении на входе в решетку рабочего колеса ТВД:
) Приведенная относительная скорость на выходе из ступени:
) Полное давление в относительном движении на выходе из ТВД:
) Угол выхода потока из рабочей решетки в относительном движении:
) Абсолютная скорость потока за рабочим колесом первой ступени:
) Угол абсолютной скорости потока за рабочим колесом:
) Приведенная скорость на выходе из первой ступени:
) Полное давление на выходе из первой ступени турбины газогенератора:
3 Определение шага и числа лопаток в рабочих решетках ТВД
) Определяем угол установки профиля:
) Относительная толщина выходной кромки:
) Оптимальный относительный шаг решётки для неохлождаемой решётки РК определяется из графика [2стр 78].
) Оптимальный относительный шаг решётки для охлождаемой решётки РК:
) Число лопаток в решётке:
Уточняем шаг решётки
) Проверяем шаг у корня лопаток.
Шаг в корневом сечении имеет допустимую величину.
4 Определение шага и числа лопаток в сопловых решетках ТВД
) Оптимальный относительный шаг решётки для неохлождаемой решётки РК определяется из графика [2 стр 78].
Расчет параметров потока по радиусу ступени компрессора.
Принимаем для первых четырёх ступени профилирование по закону с постоянной по радиусу кинематической степени реактивности а для остальных пяти – rCu = const. Расчёт будем производить для первой ступени КВД 3 – х сечениях: корневом среднем и концевом.
За основу расчета принимаются величины полученные при расчете ступени по среднему диаметру предполагая что течение воздуха в пределах ступени происходит по цилиндрическим поверхностям тока.
Расчетные сечения в корневой и концевой частях выбираем на расстоянии (2 4) мм соответственно от втулки и наружного радиуса лопатки на выходе из решетки. Радиус совпадает со средним радиусом ступени. Расчёты приведены только для корневого сечения. Результаты расчёта среднего и концевого сечения занесены в таблицу 4.1.
) Определение расчетных сечений.
Периферийное сечение:
) Определение осевых составляющих абсолютной скорости потока воздуха на входе и выходе из рабочего колеса по радиусу
Так как выбран закон профилирования то
) Определение окружных составляющих абсолютной скорости потока воздуха на входе и выходе из рабочего колеса:
) Абсолютная скорость воздуха на входе в колесо:
) Абсолютная скорость воздуха на выходе из колеса:
) Приведенная скорость потока на входе в колесо:
) Приведенная скорость потока на выходе из колеса:
) Статическое давление на входе в колесо:
) Статическое давление на входе в колесо:
) Скорость звука на входе в колесо:
) Скорость звука на выходе из колеса:
) Окружная скорость колеса на входе в решётку на расчётном радиусе:
) Окружная скорость колеса на выходе из решётки на расчётном радиусе:
) Угол входа потока в решётку рабочих лопаток в относительном движении:
) Угол выхода потока из решётки рабочих лопаток в относительном движении:
) Угол отклонения потока в решётке рабочего колеса:
) Относительная скорость потока на входе в рабочие лопатки:
) Относительная скорость потока на выходе из решёток рабочих лопаток:
) Угол потока на входе в рабочее колесо в абсолютном движении:
) Угол потока на выходе из рабочего колеса в абсолютном движении:
) Число Маха по относительной скорости воздуха на входе в рабочее колесо:
) Число Маха по абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса:
) Коэффициент расхода:
) Относительная закрутка потока на входе в рабочее колесо:
) Густота решетки рабочих лопаток:
) Угол атаки i = +5.
) Входной геометрический угол профиля лопатки:
) Коэффициент геометрии профиля:
) Угол кривизны (изгиба) профиля:
) Угол отставания потока на выходе из решётки:
) Выходной геометрический угол профиля:
) Угол изгиба входной кромки:
) Угол изгиба выходной кромки:
) Угол выноса (установки) профиля:
) Длина средней линии профиля (межлопаточного канала):
) Угол раскрытия эквивалентного плоского диффузора
Таблица 4.1 – Расчет параметров потока по радиусу первой ступени КВД
Продолжение таблицы 4.1
Расчет параметров потока по радиусу ступени ТВД
Согласно рекомендациям ([1] стр.103) принимаем для первой ступени профилирование по закону постоянной по радиусу циркуляции. Расчет проводится в 3–х сечениях: корневом среднем и концевом.
Радиус переходной галтели (закругления) для корневого и концевого сечения лопаток:
Расчетные сечения в корневых и периферийных частях:
Относительные радиусы расчетных сечений
В силу того что дальнейший расчет всех сечений аналогичен численные значения приведены только для корневого сечения. Результаты расчета остальных сечений приведены в таблице 5.1.
Порядок расчета следующий.
) Осевая составляющая абсолютной скорости потока газа на входе в рабочее колесо:
) Осевая составляющая абсолютной скорости газа на выходе из рабочего колеса:
) Окружная составляющая абсолютной скорости на входе в рабочее колесо ступени:
) Окружные составляющие абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса ступени
) Абсолютная скорость газа на входе в колесо:
) Абсолютная скорость газа на выходе из колеса:
) Приведенная скорость на входе в колесо:
) Приведенная скорость потока на выходе из колес:
) Окружная скорость колеса на входе:
) Окружная скорость колеса на выходе:
) Угол входа потока в решетку рабочих лопаток в относительном движении:
) Угол выхода потока из решетки рабочих лопаток в относительном движении:
) Угол поворота потока в решетке рабочего колеса:
) Относительная скорость потока на входе в рабочую решетку:
) Относительная скорость потока на выходе из рабочей решетки:
) Угол потока на входе в рабочую решетку в абсолютном движении:
) Угол потока на выходе из рабочей решетки в абсолютном движении:
) Температура торможения в относительном движении:
) Приведенная скорость в относительном движении на входе в колесо:
) Приведенная скорость в относительном движении на выходе из колеса:
) Статическое давление на выходе из колеса:
) Степень реактивности:
Результаты расчета остальных сечений приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 – Результаты расчета параметров потока по радиусу ступени ТВД
Продолжение таблицы 5.1
Профилирование лопаток первой ступени КВД
Профилирование лопаток первой ступени КВД произведём по методике указанной в [5]. Первым шагом является построение средней линии профиля лопатки с помощью вычисленных ранее углов изгиба входной и выходной кромок и и хорды профиля лопатки b. Вторым шагом является деление средней линии профиля на большое число равных отрезков. После чего по нормали в точках пересечения средней линии и отрезков делящих хорду на определенное количество отрезков откладываются соответствующие координаты точек спинки и корыта профиля лопатки. Для корневого сечения Cma для среднего – 10% ; для концевого – 9%.
Профилирование охлаждаемых лопаток ТВД
1 Определение основных геометрических параметров профилей
Для профилирования лопаток турбины необходимо определить основные геометрические параметры профилей решетки. Некоторые из них были найдены в пункте 5. Далее определим дополнительные геометрические параметры необходимые для профилирования лопаток.
) Принимаем величину хорды лопатки по высоте постоянной и равной b = 00273 м. Тогда ширина венца будет равна:
) Радиус скругления входной кромки:
) Относительный радиус скругления выходной кромки:
) Угол заострения выходной кромки:
) Угол заострения входной кромки:
) Геометрический угол на входе в лопатку:
) Геометрический угол на выходе из лопаток:
) Угол отгиба выходного участка спинки профиля на среднем диаметре:
) Максимальная толщина профиля:
) Размер горла решётки.
Профилирование производим согласно методике представленной в [1].
Проведен термогазодинамический расчет компрессора и турбины высокого давления двигателя типа CFM56-7B. Спрофилированы рабочие лопатки первой ступени по высоте в трех сечениях компрессора и турбины а также построены треугольники скоростей для рабочих лопаток турбины и компрессора по среднему диаметру. Произведено построение проточной части турбины и компрессора. Результат построения профилей является удовлетворительными.
Емин О. Н. Карасев В. Н. Ржавин Ю. А. Выбор параметров и газодинамический расчет осевых компрессоров и турбин авиационных ГТД: Учебное пособие. М.: Дипак 2003. 156 с.
Белоусов А.Н. Мусаткин Н.Ф. и др. Проектный термогазодинамический расчет основных параметров авиационных лопаточных машин. СГАУ Самара 2006 с316.
Харитонов В.Ф. Материалы деталей авиационных газотурбинных двигателей: Методические указания к курсовому и дипломну проектированию. УГАТУ. – Уфа 2004.-38с.
Копелев С.З. Расчет турбин АД. “Машиностроение” 1974 268с.
Холщевников К.В. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. “Машиностроение” 1970.