Прочность лезвия

Прочность лопаток является важным конструктивным параметром осевого рабочего колеса и определяется как отношение длины хорды лопаток к расстоянию между ними.

Прочность лезвия = c/s

Где

$s=2\пи r_{m}/n_{b}$ это интервал
$r_{м}$ средний радиус
$n_{b}$ номер лезвия
Длина хорды c — длина хордовой линии.

В случае осевого рабочего колеса средний радиус определяется через ступицу ( внутренний радиус) и радиус кончика ( внешний радиус) следующим образом: $r_{h}$ $r_{t}$

$r_{m}=[(r_{t}^{2}+r_{h}^{2})/2]^{0,5}$

Прочность лопаток влияет на различные параметры турбомашин, поэтому для изменения этих параметров необходимо изменять прочность лопаток. Однако существуют некоторые ограничения, налагаемые соотношением сторон (размах/хорда) и шагом. Если у рабочего колеса всего несколько лопаток (т. е. большой шаг), это приведет к меньшей подъемной силе, и аналогичным образом для большего количества лопаток (т. е. очень малый шаг) будет большая сила сопротивления.

Прочность лопаток не следует путать с прочностью ротора , которая представляет собой отношение общей площади лопаток ротора к ометаемой площади ротора.

Поток над изолированным аэродинамическим профилем

Прочность лопатки является важным параметром, который связывает параметры турбомашины с параметрами аэродинамического профиля. Коэффициент подъемной силы и сопротивления для аэродинамического профиля взаимосвязан с прочностью лопатки, как показано:

$C_{L}=2(s/c)(\tan \beta _{1}-\tan \beta _{2})cos\beta _{m}$
$C_{d}=\left({\frac {s}{c}}\right)\left({\frac {\Delta p_{0}}{\rho W_{1}^{2}/2}}\right)$

где:

$C_{L}$ коэффициент подъемной силы
$C_{d}$ коэффициент лобового сопротивления
$\бета _{1}$ угол входного потока на аэродинамическом профиле
$\бета _{2}$ угол выхода потока на аэродинамическом профиле
$\beta _{м}$ средний угол потока
$W_{1}$ скорость потока на входе, т.е. относительно аэродинамического профиля
$W_{м}$ средняя скорость потока
$\Дельта p_{0}$ это потеря давления
$\tan \beta _{m}={\frac {1}{2}}(\tan \beta _{1}+\tan \beta _{2})$

В профиле средняя кривизна линии предназначена для изменения направления потока, толщина лопасти — для прочности, а обтекаемая форма — для задержки начала отрыва пограничного слоя. Принимая во внимание все конструктивные факторы профиля , результирующие силы подъема и сопротивления можно выразить через коэффициент подъема и сопротивления.

$F_{L}=C_{L}bc\left({\frac {1}{2}}\rho W_{m}^{2}\right)$
$F_{d}=C_{d}bc\left({\frac {1}{2}}\rho W_{m}^{2}\right)$

где:

b — размах крыльев , а
c — длина хорды

Предварительная процедура проектирования

Конструкция рабочего колеса зависит от удельной скорости , отношения ступицы к наконечнику и коэффициента прочности. Для иллюстрации зависимости приведено выражение для осевого насоса и вентилятора :

{\frac {c}{s}}={\frac {10}{(D_{h}/D_{t})(N_{s}/1000)^{1.5}}}

где:

${\frac {D_{h}}{D_{t}}}$ это отношение диаметра ступицы к диаметру наконечника
$N_{s}$ это удельная скорость

Диаграмма Кордье может быть использована для определения удельной скорости и диаметра наконечника рабочего колеса . Соответственно можно регулировать коэффициент прочности и отношение ступицы к наконечнику (диапазон 0,3-0,7). $D_{t}$

Коэффициент прочности обычно находится в диапазоне 0,4-1,1.

Смотрите также

Ссылки

Пэн, Уильям У. (2008), Основы турбомашиностроения , Wiley, ISBN 978-0-470-12422-2
Венканна, БК (2009), Основы турбомашиностроения , PHI Learning Private Limited, ISBN 978-81-203-3775-6
Тертон, Р.К. (1995), Принципы турбомашиностроения , Springer (Нью-Дели), ISBN 8184896042
Рама, С.Р. Горла (2003), Проектирование и теория турбомашин , Marcel Dekker, Inc., ISBN 0-8247-0980-2
Яхья, SM (2002), Турбины, компрессоры и вентиляторы , TMH, ISBN 0070707022