電站燃?xì)廨啓C(jī)軸流式亞音速平面葉柵的幾何參數(shù)與氣動(dòng)參數(shù)培訓(xùn)教材

電站燃?xì)廨啓C(jī)軸流式亞音速平面葉柵的幾何參數(shù)與氣動(dòng)參數(shù)培訓(xùn)教材如前所述，在壓氣機(jī)中空氣經(jīng)壓縮后表現(xiàn)出來的工作特性，與基元級(jí)中氣流的速度三角形有密切關(guān)系。而氣流的速度三角形則是通過對(duì)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，以及合理地設(shè)計(jì)壓氣機(jī)級(jí)中動(dòng)葉柵和靜葉柵的幾何形狀與尺寸來加以保證的。圖3-12上給出了壓氣機(jī)葉型幾何參數(shù)的表征方法。通常，人們是用以下一些幾何參數(shù)來描寫葉型的幾何特征的，它們是：圖3-12壓氣機(jī)葉型的幾何參數(shù)背弧型線y1=f(x1)和內(nèi)弧型線y2=f(x2)。在葉型的進(jìn)氣側(cè)和出氣側(cè)，則用半徑為r1和r2的圓弧段把背弧與內(nèi)弧的兩端線光滑地連接在一起。中弧線。在中弧線上任一點(diǎn)的法線與葉型內(nèi)弧和外弧所夾的線段都被中弧線等分，他近似地可看做是一條連接葉型中所有內(nèi)切圓圓心的軌跡線。中弧線可以是一條拋物線，或者是一條有兩個(gè)半徑各不相同的圓弧組成的連線。弦長(zhǎng)b。弦線有內(nèi)弦和外弦之分。所謂內(nèi)弦長(zhǎng)是指在中弧線兩側(cè)端點(diǎn)之間連線的長(zhǎng)度。所謂外弦長(zhǎng)是指葉型在內(nèi)弧側(cè)進(jìn)口邊與出口邊公切線上的投影長(zhǎng)度。通常，內(nèi)弦與外弦之間的夾角γ只有幾十分。由于外弦容易測(cè)量，因而經(jīng)常以它作為確定葉柵安裝角γp的依據(jù)，工程實(shí)際上一般只采用外弦，并稱之為弦長(zhǎng)b。型面最大厚度smax和dmax。前者是指與內(nèi)弦(或外弦)相垂直的直線，在葉型背弧和內(nèi)弧之間切割出來的最大距離；后者是指與中弧線相垂直的直線，在葉型背弧和內(nèi)弧之間切割出來的最大距離。葉型的彎曲角θ=χ1+χ2。其中χ1是指中弧線在進(jìn)氣側(cè)的切線與內(nèi)弦(或外弦)之間的夾角；χ2是指弧線在出氣側(cè)的切線與內(nèi)弦(外弦)之間的夾角。前者稱為葉型的入口角，后者稱為葉型的出口角。最大厚度截面與坐標(biāo)點(diǎn)m之間的距離Bs或Bd。中弧線上最大撓度點(diǎn)與內(nèi)弦(或外弦)之間的垂直距離fmax。中弧線上最大撓度點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)m之間的距離Bf。通常，為了便于比較各種葉型，總是把葉型的上述線性尺寸，用弦長(zhǎng)b的相對(duì)值來表示，即：，，，，，，和等。目前，國(guó)內(nèi)外的多數(shù)壓氣機(jī)葉型都是用中心線為直線的所謂原始葉型彎曲而成的。圖3-13中給出了一種國(guó)外應(yīng)用較多的NACA65-010型原始葉型，可供參考。圖3-13NACA65-010型原始葉型圖在設(shè)計(jì)壓氣機(jī)葉型時(shí)，我們只要合理地選擇葉型中弧線的彎曲規(guī)律，以及中弧線兩端的切線與葉型內(nèi)弦(或外弦)之間的夾角χ1和χ2(參見圖3-12)，就可以利用原始葉型繪制出設(shè)計(jì)所需要的壓氣機(jī)葉型。那時(shí)，壓氣機(jī)葉型的中弧線就好比原始葉型的中心線，它把葉型的厚度d等分為二，而中弧線的弧線長(zhǎng)度則與原始葉型的中心線長(zhǎng)度相等。在確定中弧線后，我們可以根據(jù)原始葉型的厚度分布規(guī)律，在中弧線的兩側(cè)分別確定出壓氣機(jī)葉型的背弧和內(nèi)弧的坐標(biāo)點(diǎn)，當(dāng)把這些坐標(biāo)點(diǎn)連成光滑的曲線后，就能獲得設(shè)計(jì)所需要的壓氣機(jī)葉型。當(dāng)葉型已定時(shí)，就可以用許多個(gè)同種葉型，按一定的規(guī)律排列成為壓氣機(jī)的葉柵。圖3-14中給出了壓氣機(jī)的一組平面葉柵示意圖。通常，人們習(xí)慣于用以下一些幾何參數(shù)來表征壓氣機(jī)平面葉柵的特征，即：圖3-14壓氣機(jī)平面葉柵的幾何參數(shù)柵距t：在兩個(gè)相鄰的葉型上，相互同位點(diǎn)之間、沿圓周速度u方向上的距離。相對(duì)柵距=t/b：它表示葉柵中葉型排列的疏密程度，其倒數(shù)s=b/t稱為葉柵的稠度。葉柵寬度Ba：葉柵在軸線方向的尺寸。葉柵的幾何入口角β1j與幾何出口角β2j；它是指中弧線在葉型入口邊和出口邊的切線，與葉柵圓周速度u軸之間的夾角(前者是相對(duì)于u方向而言的夾角，后者是相對(duì)于-u方向而言的夾角)。葉型的安裝角γp：它是指葉型的外弦與葉柵圓周速度u軸之間的夾角。由圖3-12中可以證明在一般情況下，氣流流進(jìn)葉柵時(shí)的進(jìn)氣角β1以及氣流流出葉柵時(shí)的出氣角β2，與葉柵的幾何角β1j和β2j并不一定是重合的，它們之間的差值分別稱為沖角i和落后角δ，即(3-21)(3-22)由于慣性和粘性的作用，氣流的出氣角β2一般總是要比葉型的幾何角出口角β2j小一些，即δ>0。氣流出氣角β2與進(jìn)氣角β1的差值為(3-23)ε稱為氣流在壓氣機(jī)葉柵中的折轉(zhuǎn)角，鑒于所以(3-24)由此可見，氣流在葉柵中的折轉(zhuǎn)角ε并不等于葉型的彎曲角θ。在設(shè)計(jì)葉柵時(shí)，人們總是使β2>β1，這樣才能使氣流流過葉柵時(shí)產(chǎn)生Δwu(參見圖3-7)，從而由外界接受壓縮功，使氣流增壓?，F(xiàn)代壓氣機(jī)葉柵的幾何參數(shù)一般取為當(dāng)然，不難證明(3-25)對(duì)于擴(kuò)壓靜葉柵來說，同樣可以用以上那些幾何參數(shù)，來表示靜葉柵在壓氣機(jī)流道中的具體布置關(guān)系，那時(shí)，只要把葉柵的幾何入口角和幾何出口角的符號(hào)，分別改為α2j和α3j就是了。通常，上述的β1、β2、θ、i、δ、ε等參數(shù)又稱為葉柵的氣動(dòng)參數(shù)。通過對(duì)平面葉柵的吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)，人們可以獲得葉型、葉柵幾何參數(shù)、氣流的工況參數(shù)(Re和Ma)對(duì)基元級(jí)性能的影響關(guān)系，以此作為設(shè)計(jì)壓氣機(jī)基元級(jí)的依據(jù)。必須指出：原始葉型以及由原始葉型彎曲并列而成的平面葉柵之幾何參數(shù)，對(duì)于壓氣機(jī)基元級(jí)的性能是有決定性影響的。圖3-15中給出了兩種壓氣機(jī)葉片型線的對(duì)比，以及在這兩種葉片的葉背和葉腹部位氣流速度的分布關(guān)系。前一種葉片是用NACA65型原始葉型彎曲而成的，后一種葉片是根據(jù)所謂的“可控?cái)U(kuò)壓”原理設(shè)計(jì)而成的，它是德國(guó)Siemens公司最新壓氣機(jī)的葉型設(shè)計(jì)。它的設(shè)計(jì)思想是通過葉型的變化，減小流道內(nèi)過高的氣流局部速度，使氣流的減速比較均勻，這樣，可以防止在出氣邊之間的的附面層發(fā)生任何分離現(xiàn)象，借以獲得最佳的壓縮效率。設(shè)計(jì)中還盡量的減