Н. Ф. Мусаткин, В. М. Радько, А. Д. Балахонов
Самарский государственный аэрокосмический университет
Приведена методика определения геометрических параметров сопловых аппаратов на основании результатов газодинамического расчета ступени радиальной центростремительной микротурбины.
Полная автоматизация процесса газодинамического проектирования центростремительных микротурбин (ЦСМТ) во многом зависит от наличия геометрических моделей соплового аппарата (СА) и рабочего колеса (РК). Последние должны быть построены на некоторых базовых геометрических характеристиках, определяемых на предыдущих этапах расчета. Например, модель для этапа профилирования должна опираться на геометрические параметры, полученные в кинематическом расчете ступени.
Несовершенством существующего способа профилирования прямолинейных лопаток СА ЦСМТ [1] является необходимость проведения итерационных расчетов.
Для устранения отмеченного недостатка в настоящей статье создана геометрическая модель СА с прямолинейными лопатками, позволяющая автоматизировать процесс профилирования последнего.
По результатам газодинамического расчета считаются известными следующие геометрические характеристики СА:
1. Внешний и внутренний диаметры СА D0 и Dx соответственно.
2. Угол наклона оси канала к касательной, проведенной к выходному фронту решетки,
3. Критическое сечение а .
4. Угол сужения канала (угол между осью канала и стенкой) у.
5. Радиус скругления выходной кромки около короткой стенки косого среза гг
6. Радиус скругления входной кромки около короткой стенки косого среза г0.
7. Угловой шаг решеток 0.
Обозначения указанных геометрических величин приведены на рис. 1.
Вследствие технологических ограничений в расчетах геометрии СА величину аг следует сравнить с минимальным критическим сечением а
Вывод формул см. в печатной версии журнала.
рис.1
рис.2
Расчет хорды и ширины лопатки упрощается при частном расположении точек F и К. Геометрические модели граничных случаев позволяют рассчитать геометрию лопатки с использованием меньшего количества исходных данных.
Например, исследуем случай, когда точка пересечения перпендикуляра, восстановленного из центра 02 к отрезку 0{Оу принадлежит выходному фронту решетки (рис. 3).
Рис. 3
Расположение треугольника, необходимого для определения Д(5, на рис. 4 (Д И02Оъ) такое же, как и на рис. 3 (Д К0203). Зная угол х, можно определить Ъ и S тем же способом, что и в первом случае, по выражениям (7), (8) и (9).
Таким образом, определены конструктивно-геометрические параметры, необходимые для построения профилей лопаток СА ступени ЦСМТ.
Данная методика была апробирована при проектировании СА ЦСМТ.
Список литературы
1. Трофимов А. А. Влияние параметров косого среза на отклонение потока в сопловом аппарате центростремительной микротурбины. Вопросы микроэнергетики: Труды КуАИ, Куйбышев. 1965, вып. 22, с. 56-62.
Источник - "Вестник Самарского Государственного Аэрокосмического университета имени Академика С.П. Королёва", выпуск №1, печатная версия.
Полную версию статьи со всеми чертежами, формулами и приложениями см. в печатной версии журнала.