Прочность лопасти

редактировать

Прочность лопасти является важным параметром конструкции для осевого потока крыльчатки и определяется как соотношение длины хорды лопасти до шага.

Номенклатура профиля

Жесткость лопасти = c / s

Где

$s = 2 π rm / nb {\ displaystyle s = 2 \ pi r_ {m} / n_ {b}}$ ${\ displaystyle s = 2 \ pi r_ {m} / n_ {b}}$ - интервал
$rm {\ displaystyle r_ {m}}$ $r _ {{m}}$ - средний радиус
$nb {\ displaystyle n_ {b}}$ ${\ displaystyle n_ {b}}$ - номер лезвия
Длина хорды c - это длина линии хорды

В случае осевого потока рабочего колеса средний радиус определяется в терминах ступицы ( $rh {\ displaystyle r_ {h}}$ $r_{h}$ , внутренний радиус) и радиус вершины ( $rt {\ displaystyle r_ {t}}$ $r_ {t}$ , внешний радиус) как:

$rm = [(rt 2 + rh 2) / 2] 0,5 {\ displaystyle r_ {m} = [(r_ {t} ^ {2} + r_ {h} ^ {2}) / 2] ^ {0.5}}$ $r _ {{m}} = [(r _ {{t}} ^ {2} + r _ {{h}} ^ {2}) / 2] ^ {{0.5}}$

Прочность лопастей влияет на различные параметры турбомашин. Таким образом, чтобы изменять эти параметры, необходимо изменять твердость лопасти, но есть некоторые ограничения, накладываемые Соотношение сторон (крыло) (размах / хорда), шаг. Если рабочее колесо имеет несколько лопастей, то есть большой шаг, это приведет к меньшей подъемной силе, и аналогичным образом для большего количества лопастей, то есть с очень низким шагом, будет большая сила сопротивления.

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

Содержание

1 Обтекание изолированного аэродинамического профиля
2 Предварительная процедура расчета
3 См. Также
4 Ссылки

Обтекание изолированного аэродинамического профиля

Прочность лопасти является важным параметром, который Inter связывает параметр турбомашины с параметром профиля. Коэффициент подъемной силы и лобового сопротивления аэродинамического профиля взаимосвязан с прочностью лопасти, как показано:

$CL = 2 (s / c) (tan ⁡ β 1 - tan ⁡ β 2) cos β m {\ displaystyle C_ {L} = 2 (s / c) (\ tan \ beta _ {1} - \ tan \ beta _ {2}) cos \ beta _ {m}}$ $C_ {L} = 2 (s / c) (\ tan \ beta _ {1} - \ tan \ beta _ {2}) cos \ beta _ {m}$
$C d = (sc) (Δ p 0 ρ W 1 2 / 2) {\ displaystyle C_ {d} = \ left ({\ frac {s} {c}} \ right) \ left ({\ frac {\ Delta p_ {0}} {\ rho W_ {1} ^ {2 } / 2}} \ right)}$ $C_ {d} = \ left ({\ frac {s} {c}} \ right) \ left ({\ frac {\ Delta p_ {0}} {\ rho W _ {{1} } ^ {2} / 2}} \ right)$

где

$CL {\ displaystyle C_ {L}}$ $C_ {L}$ - коэффициент подъемной силы
$C d {\ displaystyle C_ {d}}$ $C_ {d}$ - коэффициент лобового сопротивления;
$β 1 {\ displaystyle \ beta _ {1}}$ $\ beta _ {1}$ - угол потока на входе на аэродинамический профиль
$β 2 {\ displaystyle \ beta _ {2}}$ $\ beta _ { 2}$ - угол выходного потока на профиле
$β м {\ displaystyle \ beta _ {m}}$ $\ beta_m$ - средний угол потока
$W 1 {\ displaystyle W_ {1}}$ $W_ {1}$ - скорость потока на входе, т.е. относительно профиля
$W m {\ displaystyle W_ {m}}$ $W_ {m}$ - средняя скорость потока
$Δ p 0 {\ displaystyle \ Delta p_ {0}}$ ${\ displaystyle \ Delta p_ {0}}$ - потеря давления
$tan ⁡ β m = 1 2 (tan ⁡ β 1 + tan ⁡ β 2) { \ displaystyle \ tan \ beta _ {m} = {\ frac {1} {2}} (\ tan \ beta _ {1} + \ tan \ beta _ {2})}$ $\ tan \ beta _ {m} = {\ frac {1} {2}} (\ tan \ beta _ {1} + \ tan \ beta _ {2})$

Средняя линия профиля кривизна предназначена для изменения направления потока, толщина лопасти предназначена для прочности, а обтекаемая форма предназначена для отсрочки начала отделения пограничного слоя, принимая все расчетные факторы профиля, в результате чего силы подъемной силы и сопротивления могут выражаться через коэффициент подъемной силы и сопротивления.

$FL = CL bc (1 2 ρ Вт м 2) {\ displaystyle F_ {L} = C_ {L} bc \ left ({\ frac {1} {2}} \ rho W_ {m} ^ {2 } \ right)}$ $F_ {L} = C_ {L} bc \ left ({\ frac {1} {2}} \ rho W_ {m} ^ {2} \ right)$
$F d = C dbc (1 2 ρ W м 2) {\ displaystyle F_ {d} = C_ {d} bc \ left ({\ frac {1} {2}} \ rho W_ {m} ^ {2} \ right)}$ $F_ {d} = C_ {d} bc \ left ({\ frac {1} {2}} \ rho W_ {m} ^ {2} \ right)$

b - размах крыла

c - длина хорды

Методика предварительного проектирования

Конструкция рабочего колеса зависит от удельная скорость, передаточное отношение ступицы к наконечнику и коэффициент прочности. Чтобы проиллюстрировать зависимость, показано выражение для осевого потока насос и вентилятор

cs = 10 (D h / D t) (N s / 1000) 1,5 {\ displaystyle {\ frac {c} {s}} = {\ frac {10} {(D_ {h} / D_ {t}) (N_ {s} / 1000) ^ {1.5}}}}

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

где

$D h D t {\ displaystyle {\ frac {D_ {h}} {D_ {t}}}}$ ${\ frac {D_ {h}} {D_ {t}}}$ - отношение диаметра ступицы к диаметру наконечника
$N s {\ displaystyle N_ {s} }$ $N_s$ - удельная скорость.

Диаграмма кордье может использоваться для определения конкретной скорости и диаметра кончика рабочего колеса $D t {\ displaystyle D_ {t}}$ $D_ {t}$ . Соответственно можно регулировать коэффициент жесткости и соотношение ступицы и наконечника (диапазон 0,3-0,7).

Коэффициент твердости обычно находится в диапазоне 0,4-1,1

См. Также

Физический портал

Ссылки

Пэн, Уильям У. (2008), Основы турбомашин, Wiley, ISBN 978-0-470-12422 -2
Венканна, Б.К. (2009), Основы турбомашин, PHI Learning Private Limited, ISBN 978-81-203-3775-6
Turton, R.K. (1995), Принципы турбомашинного оборудования, Springer (Нью-Дели), ISBN 8184896042
Rama, S.R. Горла (2003), Конструирование и теория турбомашин, Марсель Деккер, Инк., ISBN 0-8247-0980-2
Яхья, С. (2002), Турбины, компрессоры и вентиляторы, TMH, ISBN 0070707022