Термогазодинамический расчет компрессора и турбины каскада низкого давления двигателя типа SaM-146

турбина11.frw

Средний диаметр на входе в СА i ступени
Средний диаметр на входе в РК i ступени
Высота лопатки СА на входе в i ступень
Высота лопатки РК на входе в i ступень
Ширина проточной части ТНД
Внешний диаметр на входе в СА i ступени
Внешний диаметр на входе в РК i ступени
Таблица параметров проточной части ТНД

профили лопатки.frw

профиль лопатки - втулка решетка.frw

турбина.frw

профиль лопатки - втулка.frw

вентилятор.cdw

Наружный диаметр вентилятора
Диаметр втулки на входе в вентилятор
Средний диаметр на входе в вентилятор
Диаметр втулки на выходе из вентилятора
Средний диаметр на выходе из вентилятора
Высота рабочей лопатки на входе в вентилятор
Высота рабочей лопатки на выходе из вентилятора
Эскиз проточной части
профили рабочих лопаток
и треугольники скоростей
Таблица параметров профилей рабочей лопатки
Эскиз проточной части вентилятора
Профили рабочей лопатки
совмещенные по центру тяжести.
Таблица параметров проточной части вентилятора
Концевое сечение профиля рабочей лопатки вентилятора
Среднее сечение профиля рабочей лопатки вентилятора
Корневое сечение профиля рабочей лопатки вентилятора
Треугольник скоростей концевого сечения рабочей лопатки вентилятора
Треугольник скоростей среднего сечения рабочей лопатки вентилятора
Треугольник скоростей корневого сечения рабочей лопатки вентилятора

профили+треугольник турбины.frw

треугольник по ср.D вентилятора2.frw

1.frw

профили турбины + треугольники.frw

Таблица параметров последней ступени ТНД
Таблица параметров ступеней ТНД по среднему диаметру

турбина.cdw

Средний диаметр на входе в СА i ступени
Средний диаметр на входе в РК i ступени
Высота лопатки СА на входе в i ступень
Высота лопатки РК на входе в i ступень
Ширина проточной части ТНД
Внешний диаметр на входе в СА i ступени
Внешний диаметр на входе в РК i ступени
Профили рабочей лопатки третьей ступени
совмещенные по входной кромке.
Эскиз проточной части
профили рабочих лопаток
и треугольники скоростей
турбины низкого давления (ТНД)
Таблица параметров проточной части ТНД
Концевое сечение профиля рабочей лопатки третьей ступени ТНД
Эскиз проточной части ТНД
Треугольник скоростей концевого сечения рабочей лопатки третьей ступени ТНД
Среднее сечение профиля рабочей лопатки третьей ступени ТНД
Треугольник соростей среднего сечения раочей лопатки третьей ступени ТНД
Корневое сечение профиля рабочей лопатки третьей ступени ТНД
Треугольник соростей корневого сечения рабочей лопатки третьей ступени ТНД
Таблица параметров третьей ступени ТНД
Таблица параметров ступеней ТНД по среднему диаметру
Треугольник соростей рабочей лопатки первой ступени ТНД
Треугольник соростей рабочей лопатки второй ступени ТНД
Треугольник соростей рабочей лопатки третьей ступени ТНД

вентилятор5.11.cdw

Наружный диаметр вентилятора
Диаметр втулки на входе в вентилятор
Средний диаметр на входе в вентилятор
Диаметр втулки на выходе из вентилятора
Средний диаметр на выходе из вентилятора
Высота рабочей лопатки на входе в вентилятор
Высота рабочей лопатки на выходе из вентилятора
Эскиз проточной части
профили рабочих лопаток
и треугольники скоростей
Таблица параметров профилей рабочей лопатки
Эскиз проточной части вентилятора
Профили рабочей лопатки
совмещенные по центру тяжести.
Таблица параметров проточной части вентилятора
Концевое сечение профиля рабочей лопатки вентилятора
Среднее сечение профиля рабочей лопатки вентилятора
Корневое сечение профиля рабочей лопатки вентилятора
Треугольник скоростей концевого сечения рабочей лопатки вентилятора
Треугольник скоростей среднего сечения рабочей лопатки вентилятора
Треугольник скоростей корневого сечения рабочей лопатки вентилятора

2.frw

треугольник по ср.D вентилятора.frw

треугольники турбины.frw

турбина5.11.cdw

Средний диаметр на входе в СА i ступени
Средний диаметр на входе в РК i ступени
Высота лопатки СА на входе в i ступень
Высота лопатки РК на входе в i ступень
Ширина проточной части ТНД
Внешний диаметр на входе в СА i ступени
Внешний диаметр на входе в РК i ступени
Профили рабочей лопатки третьей ступени
совмещенные по входной кромке.
Эскиз проточной части
профили рабочих лопаток
и треугольники скоростей
турбины низкого давления (ТНД)
Таблица параметров проточной части ТНД
Концевое сечение профиля рабочей лопатки третьей ступени ТНД
Эскиз проточной части ТНД
Треугольник скоростей концевого сечения рабочей лопатки третьей ступени ТНД
Среднее сечение профиля рабочей лопатки третьей ступени ТНД
Треугольник соростей среднего сечения раочей лопатки третьей ступени ТНД
Корневое сечение профиля рабочей лопатки третьей ступени ТНД
Треугольник соростей корневого сечения рабочей лопатки третьей ступени ТНД
Таблица параметров третьей ступени ТНД
Таблица параметров ступеней ТНД по среднему диаметру
Треугольник соростей рабочей лопатки первой ступени ТНД
Треугольник соростей рабочей лопатки второй ступени ТНД
Треугольник соростей рабочей лопатки третьей ступени ТНД

треугольник по ср.D вентилятора1.frw

профили+треугольник вентилятора.frw

профили лопатки546.frw

Титульник.docx

Уфимский государственный авиационный технический университет
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
(обозначение документа)

обложка.docx

В данном курсовом проекте выполнен термогазодинамический расчет
Компрессора и турбины каскада низкого давления турбореактивного двухконтурного двигателя типа SaM-146.
Курсовой проект состоит из следующих разделов:
- согласование вентилятора и турбины низкого давления (ТНД);
- газодинамический расчет вентилятора по среднему диаметру;
- газодинамический расчет вентилятора по высоте пера лопатки;
- профилирование рабочей лопатки вентилятора ;
- газодинамический расчет ТНД по среднему диаметру;
- газодинамический расчет ступени ТНД по высоте пера лопатки;
- профилирование рабочей лопатки ТНД.

4 Предварительный расчет турбовентилятора ТРДД1.docx

4 Предварительный расчет турбовентилятора ТРДД
1 Предварительный расчет вентилятора
1.1 Определение наружного диаметра первой ступени вентилятора.
где - температура потока воздуха на входе в вентилятор;
=00404 – газовая постоянная для воздуха на входе в вентилятор принимаем из [6] стр.5;
- давление потока воздуха на входе в вентилятор;
- потери полного давления во входном устройстве принимаем из [7];
- относительный диаметр втулки первой ступени вентилятора принимаем из [1] стр.62;
- приведенная плотность тока при принимаем из [6] стр.159.
1.2 Определение среднего диаметра первой ступени вентилятора на входе
1.3 Определение диаметр втулки вентилятора на входе
1.4 Определение площадь кольцевого сечения на выходе из вентилятора
где =1157 – отношение площадей кольцевых сечений входа и выхода
вентилятора принимаем из [1] стр.63
В дальнейших расчетам принимаем форму проточной части вентилятора
1.5 Определение относительного диаметра втулки на выходе из вентилятора
1.6 Определение наружного диаметра на выходе из вентилятора
1.7 Определение диаметра втулки вентилятора на выходе
1.8. Определение числа ступеней вентилятора
где - коэффициент затраченного напора принимаем из [1] стр.65;
- окружная скорость концевой части первой ступени вентилятора принимаем из [7].
Согласно [1] стр.65 при zср 05 принимаем число ступеней вентилятора равным 1.
1.9 Определение окружной скорости на среднем диаметре входа в рабочее колесо вентилятора
1.10 Определение Коэффициента нагрузки для первой ступени вентилятора
1.11 Определение частоты вращения вентилятора
1.12 Определение температуры изоэнтропически заторможенного потока воздуха на выходе из спрямляющего аппарата
1.13 Определение осевой скорости на входе в вентилятор
1.14 Определение коэффициента расхода на среднем диаметре колеса вентилятора
1.15 Определение коэффициента напора
1.16 Определение степени реактивности
Принимаем что вентилятор без входного направляющего аппарата отсюда α1=900.
1.17 Определение приведенной скорости в окружном направлении на среднем диаметре
1.18 Определение числа Маха в рабочем колесе по относительной скорости
где - газодинамическая функция по температуре потока принимаем из [6] стр.159.
1.19 Определение коэффициента производительности ступени вентилятора
1.20 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на входе в рабочее колесо
1.21 Определение абсолютной скорости на входе в рабочее колесо вентилятора
1.22 Определение приведенной скорости на входе в рабочее колесо вентилятора
1.23 Определение площади сечения на входе в ступени вентилятора
1.24 Определение наружного диаметра рабочего колеса
1.24 Определение внутреннего диаметра рабочего колеса
1.23 Определение высоты рабочей лопатки вентилятора
1.24 Определение среднего диаметра рабочей лопатки вентилятора
1.25 Определение удлинения лопатки
где =0186 м – хорда на среднем диметре лопатки рабочего колеса
вентилятора примем из [7].
1.26 Определение хорды лопатки рабочего колеса в корневом сечении
где =13 – парусность лопатки принимается из [1] стр.74.
1.27 Определение хорды лопатки рабочего колеса вентилятора в концевом сечении
1.28 Определение шага лопаток в концевом сечении вентилятора
где - густота решетки на концевом сечении рабочей лопатки вентилятора.
1.29 Определение числа лопаток рабочего колеса вентилятора
1.30 Определение шага решетки на среднем диаметре
1.31 Определение густоты решетки на среднем диаметре рабочего колеса вентилятора
1.32 Определение шага решетки в корневом сечении рабочего колеса вентилятора
1.31 Определение густоты решетки в корневом сечении рабочего колеса вентилятора
1.32 Определение среднего диаметра на выходе из рабочего колеса вентилятора
2 Расчет вентилятора по среднему диаметру
2.1 Определение осевой скорости на выходе из вентилятора
2.2 Определение окружной скорости на среднем диаметре вентилятора
2.3 Определение относительной скорости на в ходе в рабочее колесо вентилятора
2.4 Определение угла потока воздуха на входе в рабочее колесо вентилятора в относительном движении
2.5 Определение числа Маха в относительном движении на входе в рабочее колесо вентилятора
2.6 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.7 Определение абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.8 Определение относительной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.9 Определение угла потока воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора в относительном движении
2.10 Определение угла потока воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора в абсолютном движении
2.11 Определение угла поворота потока в рабочем колесе вентилятора
2.12 Определение приведенной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.13 Определение числа Маха в относительном движении на входе в рабочее колесо вентилятора
3 Расчет параметров потока по радиусу ступени вентилятора (для концевого сечения)
3.1 Определение радиуса расчетного сечения
3.2 Определение относительно сечения расчетного сечения
3.3 Определение относительного радиуса среднего сечения
3.4 Определение работы на концевом сечении рабочей лопатки вентилятора
где - разность работ на лопатках в концевых и корневых сечениях за рабочим колесом принимаем из [1] стр.99.
3.5 Определение работы на корневом сечении рабочей лопатки вентилятора
3.6 Определение осевой составляющей абсолютной скорости воздуха на входе в рабочее колесо вентилятора
3.7 Определение осевой составляющей абсолютной скорости воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора
3.8 Определение окружной составляющей абсолютной скорости воздуха на входе в рабочее колесо вентилятора
3.9 Определение окружной составляющей абсолютной скорости воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора
3.10 Определение окружной скорости в концевом сечении рабочей лопатки вентилятора
3.11 Определение угла входа в рабочие лопатки в концевом сечении вентилятора
3.12 Определение входного геометрического угла профиля концевого сечения рабочей лопатки вентилятора
где i=0 – угол атаки принятый из [1] стр.100.
3.13 Определение угла потока воздуха на выходе из концевого сечения рабочего колеса вентилятора в относительном движении
3.14 Определение угла отставания потока воздуха на выходе из концевого сечении рабочей лопатки вентилятора
где - угол отставания потока для случая обтекания решетки
дозвуковым потоком принимаем согласно [1] стр.101;
- угол отставания потока учитывающий заниженное для
сверхзвуковых решеток принимаем согласно [1] стр.101;
- угол отставания потока учитывающий увеличение угла
отставания с ростом скорости набегающего потока при
принимается согласно [1] стр. 101;
- угол отставания потока учитывающий влияние изменения
меридиальной скорости в решетке принимается согласно [1] стр. 101.

выводы.docx

Проведен термогазодинамический расчет каскада низкого давления (вентилятора и турбины низкого давления) двигателя типа SaM-146. Спрофилированы рабочая лопатка вентилятора и последняя рабочая лопатка ТНД по высоте в трех сечениях. Построены треугольники скоростей для всех ступеней турбины (по среднему диаметру) и треугольники скоростей для 3-х сечений рабочей лопатки вентилятора и рабочей лопатки ТНД. Произведено построение проточной части вентилятора и ТНД. Результат построения профилей является удовлетворительными.

4 Предварительный расчет турбовентилятора ТРДД.docx

4 Предварительный расчет турбовентилятора ТРДД
1 Предварительный расчет вентилятора
1.1 Определение наружного диаметра первой ступени вентилятора.
где - температура потока воздуха на входе в вентилятор;
=00404 – газовая постоянная для воздуха на входе в вентилятор принимаем из [6] стр.5;
- давление потока воздуха на входе в вентилятор;
- потери полного давления во входном устройстве принимаем из [7];
- относительный диаметр втулки первой ступени вентилятора принимаем из [1] стр.62;
- приведенная плотность тока при принимаем из [6] стр.159.
1.2 Определение среднего диаметра первой ступени вентилятора на входе
1.3 Определение диаметр втулки вентилятора на входе
1.4 Определение площадь кольцевого сечения на выходе из вентилятора
где =1157 – отношение площадей кольцевых сечений входа и выхода
вентилятора принимаем из [1] стр.63
В дальнейших расчетам принимаем форму проточной части вентилятора
1.5 Определение относительного диаметра втулки на выходе из вентилятора
1.6 Определение наружного диаметра на выходе из вентилятора
1.7 Определение диаметра втулки вентилятора на выходе
1.8. Определение числа ступеней вентилятора
где - коэффициент затраченного напора принимаем из [1] стр.65;
- окружная скорость концевой части первой ступени вентилятора принимаем из [7].
Согласно [1] стр.65 при zср 05 принимаем число ступеней вентилятора равным 1.
1.9 Определение окружной скорости на среднем диаметре входа в рабочее колесо вентилятора
1.10 Определение Коэффициента нагрузки для первой ступени вентилятора
1.11 Определение частоты вращения вентилятора
1.12 Определение температуры изоэнтропически заторможенного потока воздуха на выходе из спрямляющего аппарата
1.13 Определение осевой скорости на входе в вентилятор
1.14 Определение коэффициента расхода на среднем диаметре колеса вентилятора
1.15 Определение коэффициента напора
1.16 Определение степени реактивности
Принимаем что вентилятор без входного направляющего аппарата отсюда α1=900.
1.17 Определение приведенной скорости в окружном направлении на среднем диаметре
1.18 Определение числа Маха в рабочем колесе по относительной скорости
где - газодинамическая функция по температуре потока принимаем из [6] стр.159.
1.19 Определение коэффициента производительности ступени вентилятора
1.20 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на входе в рабочее колесо
1.21 Определение абсолютной скорости на входе в рабочее колесо вентилятора
1.22 Определение приведенной скорости на входе в рабочее колесо вентилятора
1.23 Определение площади сечения на входе в ступени вентилятора
1.24 Определение наружного диаметра рабочего колеса
1.24 Определение внутреннего диаметра рабочего колеса
1.23 Определение высоты рабочей лопатки вентилятора
Рассчитываемый параметр
1.24 Определение среднего диаметра рабочей лопатки вентилятора
1.25 Определение удлинения лопатки
где =0186 м – хорда на среднем диметре лопатки рабочего колеса
вентилятора примем из [7].
1.26 Определение хорды лопатки рабочего колеса в корневом сечении
где =13 – парусность лопатки принимается из [1] стр.74.
1.27 Определение хорды лопатки рабочего колеса вентилятора в концевом сечении
1.28 Определение шага лопаток в концевом сечении вентилятора
где - густота решетки на концевом сечении рабочей лопатки вентилятора.
1.29 Определение числа лопаток рабочего колеса вентилятора
1.30 Определение шага решетки на среднем диаметре
1.31 Определение густоты решетки на среднем диаметре рабочего колеса вентилятора
1.32 Определение шага решетки в корневом сечении рабочего колеса вентилятора
1.31 Определение густоты решетки в корневом сечении рабочего колеса вентилятора
1.32 Определение среднего диаметра на выходе из рабочего колеса вентилятора
2 Расчет вентилятора по среднему диаметру
2.1 Определение осевой скорости на выходе из вентилятора
2.2 Определение окружной скорости на среднем диаметре вентилятора
2.3 Определение относительной скорости на в ходе в рабочее колесо вентилятора
2.4 Определение угла потока воздуха на входе в рабочее колесо вентилятора в относительном движении
2.5 Определение числа Маха в относительном движении на входе в рабочее колесо вентилятора
2.6 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.7 Определение абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.8 Определение относительной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.9 Определение угла потока воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора в относительном движении
2.10 Определение угла потока воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора в абсолютном движении
2.11 Определение угла поворота потока в рабочем колесе вентилятора
2.12 Определение приведенной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.13 Определение числа Маха в относительном движении на входе в рабочее колесо вентилятора
3 Расчет параметров потока по радиусу ступени вентилятора (для концевого сечения)
3.1 Определение радиуса расчетного сечения
3.2 Определение относительно сечения расчетного сечения
3.3 Определение относительного радиуса среднего сечения
3.4 Определение работы на концевом сечении рабочей лопатки вентилятора
где - разность работ на лопатках в концевых и корневых сечениях за рабочим колесом принимаем из [1] стр.99.
3.5 Определение работы на корневом сечении рабочей лопатки вентилятора
3.6 Определение осевой составляющей абсолютной скорости воздуха на входе в рабочее колесо вентилятора
3.7 Определение осевой составляющей абсолютной скорости воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора
3.8 Определение окружной составляющей абсолютной скорости воздуха на входе в рабочее колесо вентилятора
3.9 Определение окружной составляющей абсолютной скорости воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора
3.10 Определение окружной скорости в концевом сечении рабочей лопатки вентилятора
3.11 Определение угла входа в рабочие лопатки в концевом сечении вентилятора
3.12 Определение входного геометрического угла профиля концевого сечения рабочей лопатки вентилятора
где i=0 – угол атаки принятый из [1] стр.100.
3.13 Определение угла потока воздуха на выходе из концевого сечения рабочего колеса вентилятора в относительном движении
3.14 Определение угла отставания потока воздуха на выходе из концевого сечении рабочей лопатки вентилятора
где - угол отставания потока для случая обтекания решетки
дозвуковым потоком принимаем согласно [1] стр.101;
- угол отставания потока учитывающий заниженное для
сверхзвуковых решеток принимаем согласно [1] стр.101;
- угол отставания потока учитывающий увеличение угла
отставания с ростом скорости набегающего потока при
принимается согласно [1] стр. 101;
- угол отставания потока учитывающий влияние изменения
меридиальной скорости в решетке принимается согласно [1] стр. 101.
3.15 Определение выходного геометрического угла профиля концевого сечения рабочей лопатки вентилятора
3.16 Определение угла изгиба профиля концевого сечения рабочей лопатки вентилятора
Таблица 3.1 – Расчет параметров потока по радиусу ступени компрессора

1 Выбор и согласование двухвального газогенератора ТРДД.docx

1.Выбор и согласование двухвального газогенератора ТРДД
1 Предварительный расчет параметров компрессора и турбины газогенератора
1.1 Определение расхода газа через внутренний контур двигателя
1.2 Определение работы затрачиваемой на привод вентилятора
где =14 – показатель адиабаты принимается согласно [6] стр.5;
=2873 –газовая постоянная принимается согласно [6] стр.5;
=09295 – политропический КПД вентилятора принимается
1.3 Определение работы затрачиваемой на привод подпорных ступеней
где =09234 – политропический КПД вентилятора принимается
1.4 Определение температуры на выходе из вентилятора
1.5 Определение давления на выходе из вентилятора
где - потери полного давления во входном устройстве принимаем из [7];
1.6 Определение потребной внутренней удельной работы турбины низкого давления (ТНД)
где - расход топлива в камере сгорания принимается
=0995 – механический КПД каскада низкого давления.
1 Предварительный расчет ТНД
1.1 Определение условной адиабатической скорости на среднем диаметре турбины
1.2 Определение окружной скорости на среднем диаметре турбины
где - характеристика Парсона принимается согласно [1]
z=3 – количество ступеней ТНД.
1.3 Определение температуры газа за турбиной
где - температура газа на входе в ТНД принимается
=133- показатель адиабаты для продуктов сгорания
керосина принимается согласно [6] стр.5
=2893 –газовая постоянная для продуктов сгорания
керосина принимается согласно [6] стр.5;
1.4 Определение температуры лопатки турбины в корневом сечении
1.5 Определение допустимых напряжений растяжения в корневом сечении рабочих лопаток 3-й ступени ТНД
где =220 Мпа – предел длительной прочности материала
ХН62МВКЮ (ЭИ867) при температуре 7000С и ресурсе 10000
часов принятый согласно [5] стр.30;
=185 – коэффициент запаса прочности принятый согласно
1.6 Определение относительной высоты рабочих лопаток
где - плотность материала ХН62МВКЮ (ЭИ867) при
=07 – коэффициент формы лопаток учитывающий степень
утонения лопаток турбины от корня к периферии и
закономерности изменения площади сечений по высоте
лопатки принимается согласно [1] стр.15
1.7 Определение отношения полных давлений в турбине
1.8 Определение площади кольцевого сечения канала на выходе из турбины
где =003963 – газовая постоянная для газа в турбине принимаем
-давление на выходе из ТНД;
=06664 - приведенная плотность тока при
принимаем из [6] стр.164.
-значение синуса угла (угол выхода из турбины).
1.9 Определение высоты лопатки на выходе из последней ступени турбины
1.10 Определение среднего диаметра турбины на выходе из последней ступени
1.11 Определение наружного диаметра последней ступени турбины
1.12 Определение внутреннего диаметра последней ступени турбины
1.13 Определение относительного диаметра втулки на выходе из турбины
1.14 Определение площади кольцевого сечения канала на входе в первую ступень турбины
где =656127 Па – давление на входе в ТНД принимается согласно [7];
- приведенная плотность тока при
принимаем из [6] стр.163.
Далее принимаем что проточная часть турбины соответствует закону .
1.15 Определение частоты вращения ротора турбины
2 Расчет размеров проточной части ТНД
2.1 Определение ширины рабочих лопаток последней ступни ТНД
где -коэффициент ширины лопатки принимается из [1] стр.45.
2.2 Определение ширины лопаток соплового аппарата последней ступени
2.3 Определение осевого зазора между венцами последней ступени
2.4 Определение длины проточной части последней ступени ТНД
2.5 Определение внешнего диаметра на входе в ТНД
По результатам расчетов построен эскиз проточной части ТНД и определены размеры характерных элементов
3 Расчет ТНД по среднему диаметру
3.1 Определение расхода газа на входе в турбину
3.4 Определение окружной скорости на среднем диаметре первой ступени ТНД
3.5 Определение адиабатного теплового перепада в первой ступени ТНД
где- коэффициент загрузки ступени принимается согласно [4] стр.59.
3.6 Определение адиабатной работы расширения в сопловом аппарате первой ступени ТНД
где - степень реактивности в первой ступени ТНД принимается согласно [4] стр.59.
3.7 Определение адиабатной работы расширения в рабочем колесе первой ступени ТНД
3.8 Определение условной скорости при адиабатном расширении газа
3.9 Определение приведенной скорости при адиабатном расширении газа
3.10 Определение статического давления за первой ступенью ТНД
где - газодинамическая функция давления принимается согласно [6] стр.164.
3.11 Определение теоретической скорости на выходе из соплового аппарата первой ступени ТНД
3.12 Определение действительной скорости на выходе из соплового аппарата первой ступени ТНД
где - скоростной коэффициент соплового аппарата принимается согласно [1] стр. 49.
3.13 Определение температуры газа за сопловым аппаратом первой ступени ТНД
3.14 Определение приведенной теоретической скорости на выходе из соплового аппарата первой ступени ТНД
3.15 Определение статического давления за первой ступенью ТНД
3.16 Определение статической температуры за первой ступенью ТНД
где - газодинамическая функция температуры принимается согласно [6] стр.164.
3.16 Определение плотности газа за сопловым аппаратом первой ступени ТНД
3.17 Определение угла выхода из соплового аппарата первой ступени ТНД
3.18 Определение скорости потока газа на входе в рабочее колесо первой ступени в относительном движении
3.19 Определение угла входа потока в рабочую решетку в относительном движении
3.20 Определение окружной скорости на среднем диаметре рабочей лопатки первой ступени ТНД
3.21 Определение скорости газа на выходе из рабочей решетки в относительном движении
где - скоростной коэффициент принимается согласно [1] стр. 49.
3.21 Определение температуры потока в относительном движении на входе в решетку рабочего колеса турбины
3.22 Определение приведенной относительной скорости на выходе из ступени
3.23 Определение полного давления в относительном движении на выходе из турбины
3.24 Определение угла выхода потока из рабочей решетки в относительном движении
где - приведенная плотность потока при принимается согласно [6] стр.164.
3.25 Определение абсолютной скорости потока за рабочим колесом первой ступени ТНД
3.26 Определение угла абсолютной скорости потока за рабочим колесом первой ступени ТНД
3.27 Определение температуры газа за первой ступенью ТНД
3.28 Определение приведенной скорости на выходе из первой ступени ТНД
3.29 Определение полного давления на выходе из первой ступени ТНД
3.30 Определение осевой составляющей скорости на входе в первую ступень ТНД
3.31 Определение осевой составляющей скорости на выходе из первой ступени ТНД
3.32 Определение окружной составляющей скорости на входе в первую ступень ТНД
3.33 Определение окружной составляющей скорости на выходе из первой ступени ТНД
Определяемая величина
4 Расчет шага и числа лопаток в турбинных решетках
4.1 Определение угла поворота потока в рабочей решетке (в радианах)
4.2 Определение относительного оптимального шага решетки
4.3 Определение поправочного коэффициента учитывающего влияние режима работы ступени
4.4 Определение угла установки профиля в рабочей решетке первой ступени ТНД
4.5 Определение хорды рабочей решетки первой ступени ТНД
4.6 Определение радиуса выходной кромки
4.7 Определение относительной толщины выходной кромки
4.8 Определение коэффициента учитывающего толщину выходной кромки
4.9 Определение оптимального относительного шага
4.10 Определение шага решеток
4.11 Определение числа лопаток в рабочей решетке
Округляем z до ближайшего чётного числа в меньшую сторону т.е. z=94 лопатки.
4.12 Определение уточненного шага рабочих решеток на среднем радиусе
4.13 Определение уточненного шага рабочих решеток в корневом сечении
4.14 Определение уточненного шага рабочих решеток в концевом сечении
5 Расчет параметров по радиусу турбины
Расчет производится для последней ступени ТНД. Используется закон постоянства циркуляций по радиусу.
5.1 Определение радиуса переходной галтели для корневого сечения лопатки
5.2 Определение радиуса корневого сечения
5.3 Определение внутренней работы турбины (с учетом утечек через радиальный зазор)
5.4 Определение относительной окружной работы
5.5 Определение относительного радиуса расчетного сечения
5.6 Определение осевой составляющей абсолютной скорости на входе в рабочее колесо
5.7 Определение осевой составляющей абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса
5.8 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на входе в рабочее колесо
где - относительный радиус среднего расчетного сечения.
5.9 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса
5.10 Определение абсолютной скорости потока на входе в рабочее колесо
5.11 Определение абсолютной скорости потока на выходе из рабочего колеса
5.12 Определение приведенной скорости на входе в рабочее колесо
5.13 Определение приведенной скорости на выходе из рабочего колеса
5.14 Определение окружной скорости на данном сечении рабочего колеса
5.15 Определение угла входа потока в решетку рабочих лопаток в относительном движении
5.16 Определение угла выхода потока из решетки рабочих лопаток в относительном движении
5.17 Определение угла поворота потока в решетке рабочего колеса
5.18 Определение скорости потока на входе в рабочую решетку
5.19 Определение скорости потока на выходе из рабочей решетки
5.20 Определение угла потока на входе в рабочую решетку в абсолютном движении
5.21 Определение угла потока на выходе из рабочей решетки в абсолютном движении
5.22 Определение температуры в относительном движении
5.23 Определение приведенной скорости в относительном движении потока на входе в рабочее колесо
5.24 Определение приведенной скорости в относительном движении потока на выходе из рабочего колеса
5.25 Определение статического давления на входе в рабочее колесо
5.26 Определение статического давления на выходе из рабочего колеса
5.27 Степень реактивности
Таблица 5.1 – Результаты расчета параметров потока по радиусу ступени ТВД
Продолжение таблицы 5.1
6 Профилирование рабочих лопаток ТНД
Расчеты по данному разделу проводятся полностью аналогично методики из [1] стр.122. Поскольку данная методика заключается в выборе необходимых параметров из стандартного диапазона – расчеты были исключены из данной пояснительной записки. Результаты вычислений сведены в табл.
Таблица 6.1 –Основные геометрические параметры профилей

содержание.docx

Анализ задания и формирование исходных данных для расчета .
Выбор и согласование каскада низкого давления ТРДД
1 Предварительный расчет параметров вентилятора и турбины низкого давления (ТНД) ..
1 Предварительный расчет вентилятора .
2 Расчет вентилятора по среднему диаметру .
3 Расчет параметров потока по радиусу ступени вентилятора (для концевого сечения)
4 Профилирование лопатки вентилятора
1 Предварительный расчет ТНД
2 Расчет размеров проточной части ТНД .
3 Расчет ТНД по среднему диаметру ..
4 Расчет шага и числа лопаток в турбинных решетках .
5 Расчет параметров по радиусу турбины
6 Профилирование рабочих лопаток ТНД

исходные данные.docx

Анализ задания и формирование исходных данных для расчета
Исходные данные для расчета формируются согласно [7].
а)Высота полета H = 0;
б)Полетное число Маха МП = 0;
в)Температура окружающего воздуха ;
д)Расход воздуха на входе в вентилятор ;
е)Степень повышения давления в вентиляторе ;
ж)Температура газа перед ТНД

Список литературы.docx

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.
Холщевников К. В. Теория и расчет авиационных лопаточных машин: Учебное пособие. М.: Машиностроение 1970. 610 с.
Ржавин Ю. А. Осевые и центробежные компрессоры двигателей летательных аппаратов. М.: Издательство МАИ 1995. 342 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.
Курсовой проект по ТРиП
СТО УГАТУ 016-2007. Графические и текстовые конструкторские документы

1 Выбор и согласование двухвального газогенератора ТРДД1.docx

Выбор и согласование двухвального газогенератора ТРДД
Термогазодинамический расчет каскада низкого давления двигателя
производят с приведением названий расчетных формул и числовых значений параметров и коэффициентов [12345]. За проектную точку принимают взлетный режим (H=0 M=0 ТН=30315 К РН=101325 кПа).
1 Предварительный расчет параметров вентилятора и турбины низкого давления (ТНД)
1.1 Определение расхода газа через внутренний контур двигателя
1.2 Определение работы затрачиваемой на привод вентилятора
где =14 – показатель адиабаты принимается согласно [6] стр.5;
=2873 –газовая постоянная принимается согласно [6] стр.5;
=09295 – политропический КПД вентилятора принимается
1.3 Определение работы затрачиваемой на привод подпорных ступеней
где =09234 – политропический КПД вентилятора принимается
1.4 Определение температуры на выходе из вентилятора
1.5 Определение давления на выходе из вентилятора
где - потери полного давления во входном устройстве
1.6 Определение потребной внутренней удельной работы турбины низкого давления
где - расход топлива в камере сгорания принимается
=0995 – механический КПД каскада низкого давления.
Предварительный расчет турбовентилятора ТРДД
1 Предварительный расчет вентилятора
1.1 Определение наружного диаметра первой ступени вентилятора.
где - температура потока воздуха на входе в вентилятор;
=00404 – газовая постоянная для воздуха на входе в вентилятор принимаем из [6] стр.5;
- давление потока воздуха на входе в вентилятор;
- потери полного давления во входном устройстве принимаем из [7];
- относительный диаметр втулки первой ступени вентилятора принимаем из [1] стр.62;
- приведенная плотность тока при принимаем из [6] стр.159.
1.2 Определение среднего диаметра первой ступени вентилятора на входе
1.3 Определение диаметр втулки вентилятора на входе
1.4 Определение площадь кольцевого сечения на выходе из вентилятора
где =1157 – отношение площадей кольцевых сечений входа и выхода
вентилятора принимаем из [1] стр.63
В дальнейших расчетам принимаем форму проточной части вентилятора
1.5 Определение относительного диаметра втулки на выходе из вентилятора
1.6 Определение наружного диаметра на выходе из вентилятора
1.7 Определение диаметра втулки вентилятора на выходе
1.8. Определение числа ступеней вентилятора
где - коэффициент затраченного напора принимаем из [1] стр.65;
- окружная скорость концевой части первой ступени вентилятора принимаем из [7].
Согласно [1] стр.65 при zср 05 принимаем число ступеней вентилятора равным 1.
1.9 Определение окружной скорости на среднем диаметре входа в рабочее колесо вентилятора
1.10 Определение Коэффициента нагрузки для первой ступени вентилятора
1.11 Определение частоты вращения вентилятора
1.12 Определение температуры изоэнтропически заторможенного потока воздуха на выходе из спрямляющего аппарата
1.13 Определение осевой скорости на входе в вентилятор
1.14 Определение коэффициента расхода на среднем диаметре колеса вентилятора
1.15 Определение коэффициента напора
1.16 Определение степени реактивности
Принимаем что вентилятор без входного направляющего аппарата отсюда α1=900.
1.17 Определение приведенной скорости в окружном направлении на среднем диаметре
1.18 Определение числа Маха в рабочем колесе по относительной скорости
где - газодинамическая функция по температуре потока принимаем из [6] стр.159.
1.19 Определение коэффициента производительности ступени вентилятора
1.20 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на входе в рабочее колесо
1.21 Определение абсолютной скорости на входе в рабочее колесо вентилятора
1.22 Определение приведенной скорости на входе в рабочее колесо вентилятора
1.23 Определение площади сечения на входе в ступени вентилятора
1.24 Определение наружного диаметра рабочего колеса
1.24 Определение внутреннего диаметра рабочего колеса
1.23 Определение высоты рабочей лопатки вентилятора
Рассчитываемый параметр
1.24 Определение среднего диаметра рабочей лопатки вентилятора
1.25 Определение удлинения лопатки
где =0186 м – хорда на среднем диметре лопатки рабочего колеса
вентилятора примем из [7].
1.26 Определение хорды лопатки рабочего колеса в корневом сечении
где =13 – парусность лопатки принимается из [1] стр.74.
1.27 Определение хорды лопатки рабочего колеса вентилятора в концевом сечении
1.28 Определение шага лопаток в концевом сечении вентилятора
где - густота решетки на концевом сечении рабочей лопатки вентилятора.
1.29 Определение числа лопаток рабочего колеса вентилятора
1.30 Определение шага решетки на среднем диаметре
1.31 Определение густоты решетки на среднем диаметре рабочего колеса вентилятора
1.32 Определение шага решетки в корневом сечении рабочего колеса вентилятора
1.31 Определение густоты решетки в корневом сечении рабочего колеса вентилятора
1.32 Определение среднего диаметра на выходе из рабочего колеса вентилятора
2 Расчет вентилятора по среднему диаметру
2.1 Определение осевой скорости на выходе из вентилятора
2.2 Определение окружной скорости на среднем диаметре вентилятора
2.3 Определение относительной скорости на в ходе в рабочее колесо вентилятора
2.4 Определение угла потока воздуха на входе в рабочее колесо вентилятора в относительном движении
2.5 Определение числа Маха в относительном движении на входе в рабочее колесо вентилятора
2.6 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.7 Определение абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.8 Определение относительной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.9 Определение угла потока воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора в относительном движении
2.10 Определение угла потока воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора в абсолютном движении
2.11 Определение угла поворота потока в рабочем колесе вентилятора
2.12 Определение приведенной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.13 Определение числа Маха в относительном движении на входе в рабочее колесо вентилятора
3 Расчет параметров потока по радиусу ступени вентилятора (для концевого сечения)
3.1 Определение радиуса расчетного сечения
3.2 Определение относительно сечения расчетного сечения
3.3 Определение относительного радиуса среднего сечения
3.4 Определение работы на концевом сечении рабочей лопатки вентилятора
где - разность работ на лопатках в концевых и корневых сечениях за рабочим колесом принимаем из [1] стр.99.
3.5 Определение работы на корневом сечении рабочей лопатки вентилятора
3.6 Определение осевой составляющей абсолютной скорости воздуха на входе в рабочее колесо вентилятора
3.7 Определение осевой составляющей абсолютной скорости воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора
3.8 Определение окружной составляющей абсолютной скорости воздуха на входе в рабочее колесо вентилятора
3.9 Определение окружной составляющей абсолютной скорости воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора
3.10 Определение окружной скорости в концевом сечении рабочей лопатки вентилятора
3.11 Определение угла входа в рабочие лопатки в концевом сечении вентилятора
3.12 Определение входного геометрического угла профиля концевого сечения рабочей лопатки вентилятора
где i=0 – угол атаки принятый из [1] стр.100.
3.13 Определение угла потока воздуха на выходе из концевого сечения рабочего колеса вентилятора в относительном движении
3.14 Определение угла отставания потока воздуха на выходе из концевого сечении рабочей лопатки вентилятора
где - угол отставания потока для случая обтекания решетки
дозвуковым потоком принимаем согласно [1] стр.101;
- угол отставания потока учитывающий заниженное для
сверхзвуковых решеток принимаем согласно [1] стр.101;
- угол отставания потока учитывающий увеличение угла
отставания с ростом скорости набегающего потока при
принимается согласно [1] стр. 101;
- угол отставания потока учитывающий влияние изменения
меридиальной скорости в решетке принимается согласно [1] стр. 101.
3.15 Определение выходного геометрического угла профиля концевого сечения рабочей лопатки вентилятора
3.16 Определение угла изгиба профиля концевого сечения рабочей лопатки вентилятора
Таблица 3.1 – Расчет параметров потока по радиусу ступени компрессора
1 Предварительный расчет ТНД
1.1 Определение условной адиабатической скорости на среднем диаметре турбины
1.2 Определение окружной скорости на среднем диаметре турбины
где - характеристика Парсона принимается согласно [1]
z=3 – количество ступеней ТНД.
1.3 Определение температуры газа за турбиной
где - температура газа на входе в ТНД принимается
=133- показатель адиабаты для продуктов сгорания
керосина принимается согласно [6] стр.5
=2893 –газовая постоянная для продуктов сгорания
керосина принимается согласно [6] стр.5;
1.4 Определение температуры лопатки турбины в корневом сечении
1.5 Определение допустимых напряжений растяжения в корневом сечении рабочих лопаток 3-й ступени ТНД
где = 220 Мпа – предел длительной прочности материала
ХН62МВКЮ (ЭИ867) при температуре 7000С и ресурсе 10000
часов принятый согласно [5] стр.30;
=185 – коэффициент запаса прочности принятый согласно [1]
1.6 Определение относительной высоты рабочих лопаток
где - плотность материала ХН62МВКЮ (ЭИ867) при
=07 – коэффициент формы лопаток учитывающий степень
утонения лопаток турбины от корня к периферии и
закономерности изменения площади сечений по высоте
лопатки принимается согласно [1] стр.15
1.7 Определение отношения полных давлений в турбине
1.8 Определение площади кольцевого сечения канала на выходе из турбины
где =003963 – газовая постоянная для газа в турбине принимаем
-давление на выходе из ТНД;
=06664 - приведенная плотность тока при
принимаем из [6] стр.164.
-значение синуса угла (угол выхода из турбины).
1.9 Определение высоты лопатки на выходе из последней ступени турбины
1.10 Определение среднего диаметра турбины на выходе из последней ступени
1.11 Определение наружного диаметра последней ступени турбины
1.12 Определение внутреннего диаметра последней ступени турбины
1.13 Определение относительного диаметра втулки на выходе из турбины
1.14 Определение площади кольцевого сечения канала на входе в первую ступень турбины
где =656127 Па – давление на входе в ТНД принимается согласно [7];
- приведенная плотность тока при
принимаем из [6] стр.163.
Далее принимаем что проточная часть турбины соответствует закону .
1.15 Определение частоты вращения ротора турбины
2 Расчет размеров проточной части ТНД
2.1 Определение ширины рабочих лопаток последней ступни ТНД
где -коэффициент ширины лопатки принимается из [1] стр.45.
2.2 Определение ширины лопаток соплового аппарата последней ступени
2.3 Определение осевого зазора между венцами последней ступени
2.4 Определение длины проточной части последней ступени ТНД
2.5 Определение внешнего диаметра на входе в ТНД
По результатам расчетов построен эскиз проточной части ТНД и определены размеры характерных элементов
3 Расчет ТНД по среднему диаметру
3.1 Определение расхода газа на входе в турбину
3.2 Определение окружной скорости на среднем диаметре первой ступени ТНД
3.3 Определение адиабатного теплового перепада в первой ступени ТНД
где- коэффициент загрузки ступени принимается согласно [4] стр.59.
3.4 Определение адиабатной работы расширения в сопловом аппарате первой ступени ТНД
где - степень реактивности в первой ступени ТНД принимается согласно [4] стр.59.
3.5 Определение адиабатной работы расширения в рабочем колесе первой ступени ТНД
3.6 Определение условной скорости при адиабатном расширении газа
3.7 Определение приведенной скорости при адиабатном расширении газа
3.8 Определение статического давления за первой ступенью ТНД
где - газодинамическая функция давления принимается согласно [6] стр.164.
3.9 Определение теоретической скорости на выходе из соплового аппарата первой ступени ТНД
3.10 Определение действительной скорости на выходе из соплового аппарата первой ступени ТНД
где - скоростной коэффициент соплового аппарата принимается согласно [1] стр. 49.
3.11 Определение температуры газа за сопловым аппаратом первой ступени ТНД
3.12 Определение приведенной теоретической скорости на выходе из соплового аппарата первой ступени ТНД
3.13 Определение статического давления за первой ступенью ТНД
3.14 Определение статической температуры за первой ступенью ТНД
где - газодинамическая функция температуры принимается согласно [6] стр.164.
3.15 Определение плотности газа за сопловым аппаратом первой ступени ТНД
3.16 Определение угла выхода из соплового аппарата первой ступени ТНД
3.17 Определение скорости потока газа на входе в рабочее колесо первой ступени в относительном движении
3.18 Определение угла входа потока в рабочую решетку в относительном движении
3.19 Определение окружной скорости на среднем диаметре рабочей лопатки первой ступени ТНД
3.20 Определение скорости газа на выходе из рабочей решетки в относительном движении
где - скоростной коэффициент принимается согласно [1] стр. 49.
3.21 Определение температуры потока в относительном движении на входе в решетку рабочего колеса турбины
3.22 Определение приведенной относительной скорости на выходе из ступени
3.23 Определение полного давления в относительном движении на выходе из турбины
3.24 Определение угла выхода потока из рабочей решетки в относительном движении
где - приведенная плотность потока при принимается согласно [6] стр.164.
3.25 Определение абсолютной скорости потока за рабочим колесом первой ступени ТНД
3.26 Определение угла абсолютной скорости потока за рабочим колесом первой ступени ТНД
3.27 Определение температуры газа за первой ступенью ТНД
3.28 Определение приведенной скорости на выходе из первой ступени ТНД
3.29 Определение полного давления на выходе из первой ступени ТНД
3.30 Определение осевой составляющей скорости на входе в первую ступень ТНД
3.31 Определение осевой составляющей скорости на выходе из первой ступени ТНД
3.32 Определение окружной составляющей скорости на входе в первую ступень ТНД
33 Определение окружной составляющей скорости на выходе из первой ступени ТНД
Определяемая величина
4 Расчет шага и числа лопаток в турбинных решетках
4.1 Определение угла поворота потока в рабочей решетке (в радианах)
4.2 Определение относительного оптимального шага решетки
4.3 Определение поправочного коэффициента учитывающего влияние режима работы ступени
4.4 Определение угла установки профиля в рабочей решетке первой ступени ТНД
4.5 Определение хорды рабочей решетки первой ступени ТНД
4.6 Определение радиуса выходной кромки
4.7 Определение относительной толщины выходной кромки
4.8 Определение коэффициента учитывающего толщину выходной кромки
4.9 Определение оптимального относительного шага
4.10 Определение шага решеток
4.11 Определение числа лопаток в рабочей решетке
Округляем z до ближайшего чётного числа в меньшую сторону т.е. z=94 лопатки.
4.12 Определение уточненного шага рабочих решеток на среднем радиусе
4.13 Определение уточненного шага рабочих решеток в корневом сечении
4.14 Определение уточненного шага рабочих решеток в концевом сечении
5 Расчет параметров по радиусу турбины
Расчет производится для последней ступени ТНД. Используется закон постоянства циркуляций по радиусу.
5.1 Определение радиуса переходной галтели для корневого сечения лопатки
5.2 Определение радиуса корневого сечения
5.3 Определение внутренней работы турбины (с учетом утечек через радиальный зазор)
5.4 Определение относительной окружной работы
5.5 Определение относительного радиуса расчетного сечения
5.6 Определение осевой составляющей абсолютной скорости на входе в рабочее колесо
5.7 Определение осевой составляющей абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса
5.8 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на входе в рабочее колесо
где - относительный радиус среднего расчетного сечения.
5.9 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса
5.10 Определение абсолютной скорости потока на входе в рабочее колесо
5.11 Определение абсолютной скорости потока на выходе из рабочего колеса
5.12 Определение приведенной скорости на входе в рабочее колесо
5.13 Определение приведенной скорости на выходе из рабочего колеса
5.14 Определение окружной скорости на данном сечении рабочего колеса
5.15 Определение угла входа потока в решетку рабочих лопаток в относительном движении
5.16 Определение угла выхода потока из решетки рабочих лопаток в относительном движении
5.17 Определение угла поворота потока в решетке рабочего колеса
5.18 Определение скорости потока на входе в рабочую решетку
5.19 Определение скорости потока на выходе из рабочей решетки
5.20 Определение угла потока на входе в рабочую решетку в абсолютном движении
5.21 Определение угла потока на выходе из рабочей решетки в абсолютном движении
5.22 Определение температуры в относительном движении
5.23 Определение приведенной скорости в относительном движении потока на входе в рабочее колесо
5.24 Определение приведенной скорости в относительном движении потока на выходе из рабочего колеса
5.25 Определение статического давления на входе в рабочее колесо
5.26 Определение статического давления на выходе из рабочего колеса
5.27 Степень реактивности
Таблица 5.1 – Результаты расчета параметров потока по радиусу ступени ТВД
Продолжение таблицы 5.1
6 Профилирование рабочих лопаток ТНД
Расчеты по данному разделу проводятся полностью аналогично методики из [1] стр.122. Поскольку данная методика заключается в выборе необходимых параметров из стандартного диапазона – расчеты были исключены из данной пояснительной записки. Результаты вычислений сведены в табл.
Таблица 6.1 –Основные геометрические параметры профилей

пояснилка.docx

Выбор и согласование каскада низкого давления ТРДД
Термогазодинамический расчет каскада низкого давления двигателя
производят с приведением названий расчетных формул и числовых значений параметров и коэффициентов [12345]. За проектную точку принимают взлетный режим (H=0 M=0 ТН=30315 К РН=101325 кПа).
1 Предварительный расчет параметров вентилятора и турбины низкого давления (ТНД)
1.1 Определение расхода газа через внутренний контур двигателя
1.2 Определение работы затрачиваемой на привод вентилятора
где =14 – показатель адиабаты принимается согласно [6] стр.5;
=287 –газовая постоянная принимается согласно [6] стр.5;
=09295 – политропический КПД вентилятора принимается
1.3 Определение работы затрачиваемой на привод подпорных ступеней
где =09234 – политропический КПД вентилятора принимается
1.4 Определение температуры на выходе из вентилятора
1.5 Определение давления на выходе из вентилятора
где - потери полного давления во входном устройстве
1.6 Определение потребной внутренней удельной работы турбины низкого давления
где - расход топлива в камере сгорания принимается
=0995 – механический КПД каскада низкого давления.
1 Предварительный расчет вентилятора
1.1 Определение наружного диаметра первой ступени вентилятора.
где - температура потока воздуха на входе в
=00404 – газовая постоянная для воздуха на входе в вентилятор
принимаем из [6] стр.5;
- давление потока воздуха на входе в вентилятор;
- потери полного давления во входном устройстве
- относительный диаметр втулки первой ступени
вентилятора принимаем из [1] стр.62;
- приведенная плотность тока при
принимаем из [6] стр.159.
1.2 Определение среднего диаметра первой ступени вентилятора на входе
1.3 Определение диаметр втулки вентилятора на входе
1.4 Определение площадь кольцевого сечения на выходе из вентилятора
где =1157 – отношение площадей кольцевых сечений входа и выхода
вентилятора принимаем из [1] стр.63
В дальнейших расчетам принимаем форму проточной части вентилятора
1.5 Определение относительного диаметра втулки на выходе из вентилятора
1.6 Определение наружного диаметра на выходе из вентилятора
1.7 Определение диаметра втулки вентилятора на выходе
1.8. Определение числа ступеней вентилятора
где - коэффициент затраченного напора принимаем из [1] стр.65;
- окружная скорость концевой части первой ступени вентилятора принимаем из [7].
Согласно [1] стр.65 при zср 05 принимаем число ступеней вентилятора равным 1.
1.9 Определение окружной скорости на среднем диаметре входа в рабочее колесо вентилятора
1.10 Определение Коэффициента нагрузки для первой ступени вентилятора
1.11 Определение частоты вращения вентилятора
1.12 Определение температуры изоэнтропически заторможенного потока воздуха на выходе из спрямляющего аппарата
1.13 Определение осевой скорости на входе в вентилятор
1.14 Определение коэффициента расхода на среднем диаметре колеса вентилятора
1.15 Определение коэффициента напора
1.16 Определение степени реактивности
Принимаем что вентилятор без входного направляющего аппарата отсюда α1=900.
1.17 Определение приведенной скорости в окружном направлении на среднем диаметре
1.18 Определение числа Маха в рабочем колесе по относительной скорости
где - газодинамическая функция по температуре потока принимаем из [6] стр.159.
1.19 Определение коэффициента производительности ступени вентилятора
1.20 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на входе в рабочее колесо
1.21 Определение абсолютной скорости на входе в рабочее колесо вентилятора
1.22 Определение приведенной скорости на входе в рабочее колесо вентилятора
1.23 Определение площади сечения на входе в ступени вентилятора
1.24 Определение наружного диаметра рабочего колеса
1.24 Определение внутреннего диаметра рабочего колеса
1.23 Определение высоты рабочей лопатки вентилятора
1.24 Определение среднего диаметра рабочей лопатки вентилятора
1.25 Определение удлинения лопатки
где =0186 м – хорда на среднем диметре лопатки рабочего колеса
вентилятора примем из [7].
1.26 Определение хорды лопатки рабочего колеса в корневом сечении
где =13 – парусность лопатки принимается из [1] стр.74.
1.27 Определение хорды лопатки рабочего колеса вентилятора в концевом сечении
1.28 Определение шага лопаток в концевом сечении вентилятора
где - густота решетки на концевом сечении рабочей лопатки вентилятора.
1.29 Определение числа лопаток рабочего колеса вентилятора
1.30 Определение шага решетки на среднем диаметре
1.31 Определение густоты решетки на среднем диаметре рабочего колеса вентилятора
1.32 Определение шага решетки в корневом сечении рабочего колеса вентилятора
1.31 Определение густоты решетки в корневом сечении рабочего колеса вентилятора
1.32 Определение среднего диаметра на выходе из рабочего колеса вентилятора
Результаты предварительного расчета вентилятора сведены в таблицу 2.1.1
Таблица 2.1.1 – Результаты предварительного расчета вентилятора
Рассчитываемый параметр
Окончание таблицы 2.1.1
2 Расчет вентилятора по среднему диаметру
2.1 Определение осевой скорости на выходе из вентилятора
2.2 Определение окружной скорости на среднем диаметре вентилятора
2.3 Определение относительной скорости на в ходе в рабочее колесо вентилятора
2.4 Определение угла потока воздуха на входе в рабочее колесо вентилятора в относительном движении
2.5 Определение числа Маха в относительном движении на входе в рабочее колесо вентилятора
2.6 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.7 Определение абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.8 Определение относительной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.9 Определение угла потока воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора в относительном движении
2.10 Определение угла потока воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора в абсолютном движении
2.11 Определение угла поворота потока в рабочем колесе вентилятора
2.12 Определение приведенной скорости на выходе из рабочего колеса вентилятора
2.13 Определение числа Маха в относительном движении на входе в рабочее колесо вентилятора
Результаты расчета вентилятора по среднему диаметру сведены в таблицу 2.2.1
Таблица 2.2.1 – Результаты расчета вентилятора по среднему диаметру
3 Расчет параметров потока по радиусу ступени вентилятора (для концевого сечения)
3.1 Определение радиуса расчетного сечения
3.2 Определение относительно сечения расчетного сечения
3.3 Определение относительного радиуса среднего сечения
3.4 Определение работы на концевом сечении рабочей лопатки вентилятора
где - разность работ на лопатках в концевых и корневых сечениях за рабочим колесом принимаем из [1] стр.99.
3.5 Определение работы на корневом сечении рабочей лопатки вентилятора
3.6 Определение осевой составляющей абсолютной скорости воздуха на входе в рабочее колесо вентилятора
3.7 Определение осевой составляющей абсолютной скорости воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора
3.8 Определение окружной составляющей абсолютной скорости воздуха на входе в рабочее колесо вентилятора
3.9 Определение окружной составляющей абсолютной скорости воздуха на выходе из рабочего колеса вентилятора
3.10 Определение окружной скорости в концевом сечении рабочей лопатки вентилятора
3.11 Определение угла входа в рабочие лопатки в концевом сечении вентилятора
3.12 Определение входного геометрического угла профиля концевого сечения рабочей лопатки вентилятора
где i=0 – угол атаки принятый из [1] стр.100.
3.13 Определение угла потока воздуха на выходе из концевого сечения рабочего колеса вентилятора в относительном движении
3.14 Определение угла отставания потока воздуха на выходе из концевого сечении рабочей лопатки вентилятора
где - угол отставания потока для случая обтекания решетки
дозвуковым потоком принимаем согласно [1] стр.101;
- угол отставания потока учитывающий заниженное
для сверхзвуковых решеток принимаем согласно [1] стр.101;
- угол отставания потока учитывающий увеличение угла
отставания с ростом скорости набегающего потока при
принимается согласно [1] стр. 101;
- угол отставания потока учитывающий влияние
изменения меридиальной скорости в решетке принимается согласно
3.15 Определение выходного геометрического угла профиля концевого сечения рабочей лопатки вентилятора
3.16 Определение угла изгиба профиля концевого сечения рабочей лопатки вентилятора
Таблица 2.3.1 – Расчет параметров потока по радиусу ступени компрессора
Окончание таблицы 2.3.1
4.Профилирование лопатки вентилятора
Профили лопатки вентилятора строятся согласно методике [4]стр.176. В данной методике профиль строится за счет рассчитанных координат точек профиля. Координата каждой точки располагается следующим образом: ось x от входной кромки и вдоль хорды лопатки а ось y от входной кромки и в сторону выпуклости лопатки. После построения профиля – он поворачивается относительно оси x на угол установки.
Ниже по тексту приведена кратко методика расчета координат а все числовые значения занесены в таблицы 2.4.1.
4.1 Определение координат средней линии профиля
где - относительная координата вдоль оси x
4.2 Определение абсолютного значение координаты симметричного профиля
4.3 Определение координаты верхнего контура изогнутого профиля
4.4 Определение координаты нижнего контура изогнутого профиля
4.5 Определение абсолютного значения координаты x
Таблица 2.4.1 Координаты точек профиля лопатки вентилятора
Окончание таблицы 2.4.1
1 Предварительный расчет ТНД
1.1 Определение условной адиабатической скорости на среднем диаметре турбины
1.2 Определение окружной скорости на среднем диаметре турбины
где - характеристика Парсона принимается согласно [1]
z=3 – количество ступеней ТНД.
1.3 Определение температуры газа за турбиной
где - температура газа на входе в ТНД принимается
=133- показатель адиабаты для продуктов сгорания
керосина принимается согласно [6] стр.5
=2875 –газовая постоянная для продуктов сгорания
керосина принимается согласно [6] стр.5;
1.4 Определение температуры лопатки турбины в корневом сечении
1.5 Определение допустимых напряжений растяжения в корневом сечении рабочих лопаток 3-й ступени ТНД
где = 220 Мпа – предел длительной прочности материала
ХН62МВКЮ (ЭИ867) при температуре 7000С и ресурсе 10000
часов принятый согласно [5] стр.30;
=185 – коэффициент запаса прочности принятый согласно [1]
1.6 Определение относительной высоты рабочих лопаток
где - плотность материала ХН62МВКЮ (ЭИ867) при
=07 – коэффициент формы лопаток учитывающий степень
утонения лопаток турбины от корня к периферии и
закономерности изменения площади сечений по высоте
лопатки принимается согласно [1] стр.15
1.7 Определение отношения полных давлений в турбине
1.8 Определение площади кольцевого сечения канала на выходе из турбины
где =003963 – газовая постоянная для газа в турбине принимаем
-давление на выходе из ТНД;
=06664 - приведенная плотность тока при
принимаем из [6] стр.164.
-значение синуса угла (угол выхода из турбины).
1.9 Определение высоты лопатки на выходе из последней ступени турбины
1.10 Определение среднего диаметра турбины на выходе из последней ступени
1.11 Определение наружного диаметра последней ступени турбины
1.12 Определение внутреннего диаметра последней ступени турбины
1.13 Определение относительного диаметра втулки на выходе из турбины
1.14 Определение площади кольцевого сечения канала на входе в первую ступень турбины
где =656127 Па – давление на входе в ТНД принимается согласно [7];
принимаем из [6] стр.163.
Далее принимаем что проточная часть турбины соответствует закону .
1.15 Определение частоты вращения ротора турбины
2 Расчет размеров проточной части ТНД
2.1 Определение ширины рабочих лопаток последней ступни ТНД
где -коэффициент ширины лопатки принимается из [1] стр.45.
2.2 Определение ширины лопаток соплового аппарата последней ступени
2.3 Определение осевого зазора между венцами последней ступени
2.4 Определение длины проточной части последней ступени ТНД
2.5 Определение внешнего диаметра на входе в ТНД
3 Расчет ТНД по среднему диаметру
3.1 Определение расхода газа на входе в турбину
3.2 Определение окружной скорости на среднем диаметре первой ступени ТНД
3.3 Определение адиабатного теплового перепада в первой ступени ТНД
где- коэффициент загрузки ступени принимается согласно [4] стр.59.
3.4 Определение адиабатной работы расширения в сопловом аппарате первой ступени ТНД
где - степень реактивности в первой ступени ТНД принимается согласно [4] стр.59.
3.5 Определение адиабатной работы расширения в рабочем колесе первой ступени ТНД
3.6 Определение условной скорости при адиабатном расширении газа
3.7 Определение приведенной скорости при адиабатном расширении газа
3.8 Определение статического давления за первой ступенью ТНД
где - газодинамическая функция давления принимается согласно [6] стр.164.
3.9 Определение теоретической скорости на выходе из соплового аппарата первой ступени ТНД
3.10 Определение действительной скорости на выходе из соплового аппарата первой ступени ТНД
где - скоростной коэффициент соплового аппарата принимается согласно [1] стр. 49.
3.11 Определение температуры газа за сопловым аппаратом первой ступени ТНД
3.12 Определение приведенной теоретической скорости на выходе из соплового аппарата первой ступени ТНД
3.13 Определение статического давления за первой ступенью ТНД
3.14 Определение статической температуры за первой ступенью ТНД
где - газодинамическая функция температуры принимается согласно [6] стр.164.
3.15 Определение плотности газа за сопловым аппаратом первой ступени ТНД
3.16 Определение угла выхода из соплового аппарата первой ступени ТНД
3.17 Определение скорости потока газа на входе в рабочее колесо первой ступени в относительном движении
3.18 Определение угла входа потока в рабочую решетку в относительном движении
3.19 Определение окружной скорости на среднем диаметре рабочей лопатки первой ступени ТНД
3.20 Определение скорости газа на выходе из рабочей решетки в относительном движении
где - скоростной коэффициент принимается согласно [1] стр. 49.
3.21 Определение температуры потока в относительном движении на входе в решетку рабочего колеса турбины
3.22 Определение приведенной относительной скорости на выходе из ступени
3.23 Определение полного давления в относительном движении на выходе из турбины
3.24 Определение угла выхода потока из рабочей решетки в относительном движении
где - приведенная плотность потока при принимается согласно [6] стр.164.
3.25 Определение абсолютной скорости потока за рабочим колесом первой ступени ТНД
3.26 Определение угла абсолютной скорости потока за рабочим колесом первой ступени ТНД
3.27 Определение температуры газа за первой ступенью ТНД
3.28 Определение приведенной скорости на выходе из первой ступени ТНД
3.29 Определение полного давления на выходе из первой ступени ТНД
3.30 Определение осевой составляющей скорости на входе в первую ступень ТНД
3.31 Определение осевой составляющей скорости на выходе из первой ступени ТНД
3.32 Определение окружной составляющей скорости на входе в первую ступень ТНД
33 Определение окружной составляющей скорости на выходе из первой ступени ТНД
4 Расчет шага и числа лопаток в турбинных решетках
4.1 Определение угла поворота потока в рабочей решетке (в радианах)
4.2 Определение относительного оптимального шага решетки
4.3 Определение поправочного коэффициента учитывающего влияние режима работы ступени
4.4 Определение угла установки профиля в рабочей решетке первой ступени ТНД
4.5 Определение хорды рабочей решетки первой ступени ТНД
4.6 Определение радиуса выходной кромки
4.7 Определение относительной толщины выходной кромки
4.8 Определение коэффициента учитывающего толщину выходной кромки
4.9 Определение оптимального относительного шага
4.10 Определение шага решеток
4.11 Определение числа лопаток в рабочей решетке
Округляем z до ближайшего чётного числа в меньшую сторону т.е. z=94 лопатки.
4.12 Определение уточненного шага рабочих решеток на среднем радиусе
4.13 Определение уточненного шага рабочих решеток в корневом сечении
4.14 Определение уточненного шага рабочих решеток в концевом сечении
4.15 Определение угла поворота потока в решетке сопловых аппаратов (в радианах)
4.16 Определение относительного оптимального шага решетки
4.17 Определение поправочного коэффициента учитывающего влияние режима работы ступени
4.18 Определение угла установки профиля в решетке сопловых аппаратов первой ступени ТНД
4.19 Определение хорды решетки сопловых аппаратов первой ступени ТНД
4.20 Определение радиуса выходной кромки
4.21 Определение относительной толщины выходной кромки
4.22 Определение коэффициента учитывающего толщину выходной кромки
4.23 Определение оптимального относительного шага
4.24 Определение шага решеток
4.25 Определение числа лопаток в рабочей решетке
Округляем z до ближайшего целого числа в меньшую сторону т.е. z=42 лопатки.
4.26 Определение уточненного шага решеток сопловых аппаратов на среднем радиусе
4.27 Определение уточненного шага решеток сопловых аппаратов в корневом сечении
4.28 Определение уточненного шага решеток сопловых аппаратов в концевом сечении
Результаты расчета предварительного и по среднему диаметру ТНД сведены в таблицу 3.4.1
Таблица 3.4.1 – Результаты предварительного расчета и расчета по среднему диаметру ТНД
Определяемая величина
Продолжение таблицы 3. 4.1
Окончание таблицы 3.4.1
5 Расчет параметров по радиусу турбины
Расчет производится для последней ступени ТНД. Используется закон постоянства циркуляций по радиусу.
5.1 Определение радиуса переходной галтели для корневого сечения лопатки
5.2 Определение радиуса корневого сечения
5.3 Определение внутренней работы турбины (с учетом утечек через радиальный зазор)
5.4 Определение относительной окружной работы
5.5 Определение относительного радиуса расчетного сечения
5.6 Определение осевой составляющей абсолютной скорости на входе в рабочее колесо
5.7 Определение осевой составляющей абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса
5.8 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на входе в рабочее колесо
где - относительный радиус среднего расчетного сечения.
5.9 Определение окружной составляющей абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса
5.10 Определение абсолютной скорости потока на входе в рабочее колесо
5.11 Определение абсолютной скорости потока на выходе из рабочего колеса
5.12 Определение приведенной скорости на входе в рабочее колесо
5.13 Определение приведенной скорости на выходе из рабочего колеса
5.14 Определение окружной скорости на данном сечении рабочего колеса
5.15 Определение угла входа потока в решетку рабочих лопаток в относительном движении
5.16 Определение угла выхода потока из решетки рабочих лопаток в относительном движении
5.17 Определение угла поворота потока в решетке рабочего колеса
5.18 Определение скорости потока на входе в рабочую решетку
5.19 Определение скорости потока на выходе из рабочей решетки
5.20 Определение угла потока на входе в рабочую решетку в абсолютном движении
5.21 Определение угла потока на выходе из рабочей решетки в абсолютном движении
5.22 Определение температуры в относительном движении
5.23 Определение приведенной скорости в относительном движении потока на входе в рабочее колесо
5.24 Определение приведенной скорости в относительном движении потока на выходе из рабочего колеса
5.25 Определение статического давления на входе в рабочее колесо
5.26 Определение статического давления на выходе из рабочего колеса
5.27 Степень реактивности
Результаты расчета параметров последней ступени ТНД но радиусу сведены в таблицу 3.5.1
Таблица 3.5.1 – Результаты расчета параметров потока по радиусу ступени ТНД
6 Профилирование рабочих лопаток ТНД
Расчеты по данному разделу проводятся полностью аналогично методики из [1] стр.122. Поскольку данная методика заключается в выборе необходимых параметров из стандартного диапазона – расчеты были исключены из данной пояснительной записки. Результаты вычислений сведены в табл. 3.6.1
Таблица 3.6.1 –Основные геометрические параметры профилей