Термогазодинамический расчет параметров двигателя АЛ-31

 

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.

1. Распределение работы по ступеням компрессора газогенератора

Рисунок 1 -  Распределение работы по ступеням компрессора

газогенератора

2. Температура заторможенного потока на выходе из спрямляющего аппарата (цифры приводятся для первой ступени)

 

 

 

 

Выбранные значения температуры за ступенями приведены на рисунке 2.

 

Рисунок 2 - Распределение температуры за ступенями компрессора

газогенератора

 

3. Распределение КПД по ступеням компрессора газогенератора

Коэффициенты полезного  действия ступеней, входящих в компрессор выбираются согласно рекомендациям ([1]). Окончательные величины устанавливаются в процессе расчета степени повышения давления  в каждой ступени.

 

 

 

 

 

и в то же время должно соблюдаться условие

 

 

 

 

Выбранные значения    ступеней приведены на рисунке 3.

Рисунок 3 -  Распределение по ступеням компрессора

газогенератора

 

Выбранные значения КПД  ступеней приведены на рисунке 4.

Рисунок 4 -  Распределение КПД по ступеням компрессора

газогенератора

4. Полное давление на входе в i-ю ступень

 

 

 

5. 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 по пп. 1 – 5 сведены в таблицу 2.1.

 

Таблица 2.1 - Распределение основных параметров по ступеням компрессора

Параметры	Ступени
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	33026	34812	36462	38142	38142	38142	38142	35932	33828
	454	489	525	563	601	639	677	713	746
	421	454	489	525	563	601	639	677	713
	0,82	0,84	0,85	0,86	0,87	0,86	0,85	0,84	0,82
	1,244	1,241	1,238	1,235	1,221	1,203	1,188	1,163	1,143
	3,95	4,91	6,07	7,50	9,16	11,03	13,09	15,23	17,41
	1	1	1	1	1	0,99	0,99	0,98	0,98
	33026	34812	36462	38142	38142	37761	37761	35213	33152

 

2. Выбор некоторых  параметров первой ступени компрессора  на среднем диаметре

 

1. Окружная скорость на среднем диаметре

 

 

 

2. Коэффициент напора первой ступени на среднем диаметре

 

 

 

3. Степень реактивности первой ступени

 

 

 

4. Коэффициент производительности компрессора газогенератора

 

, принимаем

 

5. Приведенная осевая скорость на входе в компрессор

 

, принимаем .

 

Критическая скорость на входе  в первую ступень:

 

 

 

 

 

Осевая скорость на входе  в колесо первой ступени компрессора:

 

 

 

6. Коэффициент расхода на среднем диаметре первой ступени

 

 

 

7. Угол на входе в рабочее колесо первой ступени

 

 

 

 

 

8. Приведенная скорость на входе в первую ступень

 

 

 По таблицам ГДФ  определяем 

 

9. Полученные значения угла , приведенной скорости , определяющие расход воздуха через первую ступень компрессора, найдены с учётом выбранных величин   ,   , .  Необходимо проверить, будут ли обеспечивать выбранные величины заданный расход воздуха через компрессор. Для этого определяем газодинамическую функцию расхода

 

 

 

Полученное  должно равняться значению найденному по формуле (2.13).

 

10. Число Маха по относительной скорости на входе в рабочее колесо первой ступени на среднем диаметре 
    

 

 

По таблицам ГДФ находим 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет проходных  сечений компрессора

 

1. Распределение осевых скоростей по ступеням компрессора

Величины скорости потока на входе в первую ступень и на выходе из компрессора выбраны и соответственно равны

 

 

 

Численные значения распределенных осевых скоростей по ступеням компрессора  приведены в таблице 2.2.

 

Таблица 2.2 - Распределение осевых скоростей по ступеням компрессора

Параметр	Ступени									За посл.  ступ.
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	221,75	216,25	210,75	205,25	199,75	194,25	188,75	183,25	177,75	174,32
	0,50	0,50	0,50	0,50	0,50	0,50	0,50	0,50	0,50
	374,25	388,57	403,11	417,80	432,63	446,97	460,86	474,35	486,71	498,04
	0,59	0,56	0,52	0,49	0,46	0,43	0,41	0,39	0,37	0,35
	0,8039	0,7690	0,7340	0,6994	0,6654	0,6329	0,6019	0,5722	0,5446	0,5244
	0,1088	0,0951	0,0835	0,0735	0,0655	0,0591	0,0540	0,0502	0,0474	0,0502
	0,7898	0,8192	0,8434	0,8636	0,8795	0,8919	0,9018	0,9090	0,9144	0,9091
	350,55	355,62	359,87	363,48	366,35	368,62	370,44	371,76	372,77
	0,2688	0,2753	0,2815	0,2887	0,2842	0,2779	0,2752	0,2548	0,2386
	0,6326	0,6081	0,5856	0,5647	0,5453	0,5270	0,5095	0,4929	0,4768
	128,17	128,86	129,28	129,27	131,12	133,09	134,25	138,52	141,92
	256,13	251,74	247,24	242,57	238,94	235,47	231,63	229,72	227,46
	0,6844	0,6479	0,6133	0,5806	0,5523	0,5268	0,5026	0,4843	0,4673
	0,8811	0,8525	0,8229	0,7926	0,7647	0,7382	0,7120	0,6914	0,6719
	59,97	59,21	58,47	57,80	56,72	55,58	54,58	52,91	51,40

 

2. Распределение степени реактивности по ступеням компрессора

 

Принимаем вариант с 

 

3. Используя выше полученные параметры, дальнейший расчет производится в следующей последовательности:
1. критическая скорость на входе в рабочее колесо i-ой ступени

 

 

 

2. приведенная осевая скорость на входе в рабочее колесо

 

 

 

3. площадь на входе в i-ю ступень в первом приближении определяется при , т.е. при

 

 

 

4. относительный диаметр втулки колеса

 

 

 

 

5. окружная скорость на среднем диаметре рабочего колеса ступени

 

 

 

6. коэффициент напора на среднем диаметре ступеней

 

 

 

7. коэффициент расхода на среднем диаметре ступеней

 

 

 

8. окружная составляющая абсолютной скорости на среднем диаметре

 

 

 

 

 

 

9. абсолютная, приведенная скорость и приведенный расход на входе в колесо

 

 

 

 

 

по таблицам ГДФ находим 

 

10. 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 (с .

 

11. Площадь сечения на входе в i-ю ступень

 

 

 

 

Здесь и берутся из таблицы 2.2.

Расчеты повторяются с  п. 3г до п. 2к, а результаты расчета сводятся в таблицу 2.3.

 

12. наружный диаметр на входе в колесо i-й ступени

 

 

 

13. высота лопаток рабочих колёс по ступеням компрессора