Лопатка реактивной газовой турбины Советский патент 1975 года по МПК F02C1/00 

Известны лопатки реактивных газовых турбин с профилем, очерченным дугами шривых, например параболами и лемнискатами, дугами окружностей и прямыми. Однако они имеют нарушение монотонности изменения кривизны контура, скачки кривизны в точках сопряжения, что приводит к дополнительным потерям, вызванным разгоном потока в зоне максимальной кривизны, с последующим торможением, приводящим к отрыву потока.

В предлагаемой лопатке профиль от входной кромки до максимальной толщины очерчен дугами окружности, а на остальных участках - плавно сопрягаемыми с ними гиперболическими спиралями.

При использовании предлагаемой лопатки сокращаются сроки построения обвода профиля, так как параметры спиралей и дуг окружностей, образующих профиль, с соблюдением исходных газодинамических прочностных условий можно определить на электронно-цифровых вычислительных машинах (ЭЦВМ).

На чертеже схематично показано построение обвода профиля лопатки.

Контуры спинки и корыта от входной кромки (точки 1 и 2) до максимальной толщины (точки 3, 4) образованы дугами окружностей соответственно Оспинки и корыта, ПО одной на каждом контуре. Па всем остальном участке контуры профиля образовапы гиперболическими спиралями (также по одной на спинке и корыте), которые сопрягаются с окружностями без скачка кривизны.

Параметры спиралей и дуг окружностей определяют на ЭЦВМ, причем исходными данными для этого являются: |3i и 2-соответственно углы входа и выхода потока;

v2afl - приведеппая скорость (или расчетный перепад давлений);

t - шаг решетки (или ее ширина 5); Г2-радиус выходной кромки; F - площадь профиля (или момент его

сопротивления S.

По заданным условиям на проектирование определяют значения следующих элементов профиля и решетки: орт - оптимальный шаг решетки;

6 - угол отгиба; piK - конструктивный угол входа

р р1сп + 1кор

2

где (3icn и PIKOII - угол между фронтом решетки и касательной к профилю в месте сопряжения входной кромки соответствепно с контуром

Р2эф - Эффективный угол выхода р2эф й;гс5гп - , где Cz -

ширина канала на выходе, «горло канала;

р2к - конструктивный угол выхода,

о Расп + Ракор

Р2К -.

где |32сп, |32кор - угол между фронтом решетки и касательной к нрофилю в месте сопряжения выходной кромки соответственно с контуром спинки и корыта; - относительное положение наибольшей окружности, вписываемой в профиль;

-- - макс/

где - диамет|р наибольшей окружности, / - хорда профиля; Г1 - радиус окружности входной

кромки;

coi и Ш2 - угол клина соответственно на входе или выходе;

где Cut PlKOp - РЮП, й2 Р2кор - р2сп;

7 - угол установки профиля в решетке.

Для оценки этих величин используются Обобш,ения экспериментальных продувок решеток и статистические данные их геометрических параметров.

Параметр и положение спирали спинки выбираются таким образом, чтобы спинка сопрягалась с .выходной кромкой, был соблюден

угол Р2эф и выдержано уСЛО|ВИе (й2 б ;бпредВеличина радиуса Ксашти и положение центра окружности (точка Р) подбираются так, чтобы касательная к спинке в месте сопряжения с входной кромкой была направлена под углом - и чтобы сопряжение дуги со спиралью осуществлялось без скачка кривизны.

Поэтому точка Р должна совпадать с точкой эволюты спирали, соответствующей точке и на самой спирали, радиус кривизны в которой равен Оспинки (эволюта изображена штрих-пунктирной линией).

Величина радиуса дуги / корыта, которая вместе с дугой образует входной участок профиля, и положение этой окружности определяются, исходя из соблюдения угла ри и получения максимальной толщины макс на расстоянии .Kull от входной кромки.

Параметр и положение спирали корыта .выбирают ся так, чтобы входной участок имел направление, соответствующее углу р2к, а сопряжение спирали с окружностью корыта

осуществлялось без скачка кривизны. (Спираль в точке сопряжения п имеет радиус кривизны, равный / кьрыта, а центр кривизны

совпадает с точкой Q - центром этой окружности) .

В спроектированной таким образом решетке будут получены минимальные потери при до- и околозвуковых перепадах давлений при

Bicex используемых на практике углах поворота потока.

Предмет изобретения

Лопатка реактивной газовой турбины с профилем, очерченным дугами кривых, отличающаяся тем, что, с целью повышения к.п.д. при больших углах поворота потока, профиль от входной кромки до максимальной толщины очерчен дугами окружности, а на остальных участках - плавно сопрягаемыми с ними гиперболическими спиралями.