Лопатка осевого компрессора

 

Изобретение позволяет повысить КПД путем выполнения входной кромки пера лопатки S-образной формы в зоне корневой части пера, а при двустороннем креплении пера и на периферии. Точка перегиба средней линии 5 профиля расположена на расстоянии от входной кромки, равном 0,05-0,15 хорды профиля. 4 ил.

СОЮЗ. СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 04 D 29/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4б86725/06 (22) 03,05:89 (46) 30.07,92, Бюл. ¹ 28 (71) Харьковский авиационный институт им.

Н,E. Жуковского (72) B.В. Ключников, В,А, Менoøèêîâ,,M.E, Ольшанский, Н.M. Савин, Ю.А. Скоб, М,Л.

Угрюмов и Г.Н. Чурсанов (56) Проектирование и доводка авиационных газотурбинных движителей. Куйбышев, КуАИ, 1979, с. 18 — 32.

Ершов В,Н., Меньшиков В.А„Скоб Ю.А.. и Угрюмов МЛ. Особенности формирования пространства отрывных течений в плоских диффузорных решетках, — Проблемы машиностроения. М.: 1988, вып, 29, с. 72-76, Патент Великобритании

И 2128687, кл, Е 1 С, опублик. 1987, .

Авторское свидетельство СССР № 449176, кл. F 04 D 19/38, 1972,,, Ж,„1751430 А1 (54) ЛОПАТКА ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА (57) Изобретение позволяет повысить КПД путем выполнения входной кромки пера лопатки Я-образной формы в зоне корневой . части пера, а при двустороннем креплении пера и на периферии, Точка перегиба средней линии 5 профиля расположена на расстоянии от входной кромки, равном

0,05 — 0,15 хорды профиля. 4 ил.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в осевых компрессорах.

Известны лопатки осевого компрессора, составленные из профилей в сечениях по 5 всей высоте лопатки, средняя линия которых: а) имеет гиперболическую форму, описываемую уравнением

10 — х(1 — х *

tgX1

1+Х(1 1) гп где ц х2

N c

tg X1 б) эллипсовидной формы с величиной кривизны Н, например, в два раза большей, чем у параболлческой средней линии с 20 такой же стрелой прогиба f; в) составлена из двух сопряженных в вершинах парабол (например, при X=0,4 с

С =0,09 — семейство профилей "А"); ) имеет синусоидальную форму, аписы- 25 ваемую уравнением зй (x7)

ЗО . д) выполнена = форме дужки или дву. дуг окружностел, В межлопаточных каналах, образован-ных указанными лопатками, во входной части у стороны разрежения в области 35 сопряжения пера лопаток с торцовыми поверхностями существует большой поперечный градиент давления, что способствует повышению интенсивности пристенных поперечных течений и, как следствие, появле- 40 нию высоких вторичных потерь, Известна также лопатка осевого комп рессора, профилирование которой выполнено с постоянной на единицу высоты затраченной работой, 45

Однако такой закон профилирования приводит к увеличению кривизны средней линии профилей периферийных и корневых сечений, что ведет к дополнительному росту

Вторичных потерь. 50

Кроме того, известна лопатка осевого компрессора, у которой корневая и периферийная части выполнены с Отогнутыми в сторону спинки выходными кромками и образуют в сечении S-образный профиль. Ча- 55 стичное снижение вторичных потерь в рассматриваемом устройстве может достигаться за счет снижения поперечного градиента давления к выходу из канала в периферийной и корневой части пера лопатки.

Однако в ме>клопаточном канале, образованном лопатками такой формы, наряду с .канальным вихрем усиливается поперечное пристенное течение во входной его части у стороны разрежения в области сопряжения пер;-..; лопаток с торцовыми поверхностями из-за больших продольного и поперечного градиентов давления, по способствует сохранению интенсивности поперечных течений в канале в целом и высокого уровня вторичных потерь, вызванных наличием дополнительных отрывов потока в области двугран ного угла.

Цель изобретения — повышение КПД осевого многоступенчатого компрессора путем сниженля вторичных потерь и неравномерности потока на выходе из венцов дозвуковых ступеней за счет сни>кения поперечного градиента давления во входной и центральной частях ме>клопаточного канала, повышения устойчивости к отрыву пограничного слоя и снижения в целом интенсивностл вторичных течений.

Указанная цель достигается тем, что в лопатке осевого компрессора, содер>кащей перс с хвостовиком, имеющей в корневой части пера, а при двустороннем креплении пера и на периферии сечение S-образной формы, входная кромка пера в зоне S-образной формы отогнута в сторону спинки лопатки, а точка перегиба средней линии профиля расположена на расстоянии от входной кромки, равном 0,05-0,15 хорды профиля.

Выполнение лопаток, имеющих в корневой части пера, а при двустороннем креплении пера и на периферии сечение

S-образной формы, с входной кромкой пера, в зоне S-образной формы отогнутой в сторону спинки лопатки, и точкой перегиба средней линии профиля, расположенной на расстоянии от входной кромки, равном 0,05-0,15 хорды профиля, приводит к сни>кению поперечного градиента давления во входной и центральной частях межлопаточного канала, а следовательно, к уменьшению интенсивности поперечных пристенных течений на торцовых поверхностях в канале в целом, повышению устойчивости к отрыву пограничных слоев в двугранном угле решетки. В этом случае исключается появление дополнительных

Отрывов потока по спинке профиля — замкнутого трехмерного отрыва с седловой точкой и ярко вь.раженным фокусом на удаленной от торца ветви.

Положительный эффект от применения предлагаемой лопатки осевого компрессо1751430 ра выра>кается в повышении КПД, что достигается в венце при заданном законе профилирования снижением вторичных потерь, Дополнительный эффект снижения вторичных потерь при использовании предлагае- 5 мого решения по сравнению с известными реализуется за счет снижения необходимой на единицу высоты лопатки затраченной работы к концам при профилировании ступеней на заданные по радиусу эпюры полного 10 давления P*(r) за ступенью с учетом изменения КПД венцов > *(г).

На фиг, 1 изображена лопатка, общий вид; на фиг, 2 — сечение А-А ( — В) на фиг. 1, на фиг. 3 - сечение Б —.Б на фиг. 1; на фиг. 4 15 — профиль со средней линией в сечении А — А (8-8).

На фиг, 1 изображен пример конкретного выполнения изобретения: сечения А — А и

В- — периферийные и корневые сечения 20

S-образной формы лопатки с входной кромкой пера, в зоне S-образной формы отогнутой в сторсну спинки лопатки, и точкой перегиба средней линии профиля, расположенной на расстоянии от входной кромки 25 равном 0,05 — 0,15 хорды профиля; сечение

Б-Б — среднее сечение с обычными С-образными профилями.

На фиг, 2 изображен профиль со средней линией в сечении А — А ( — 8) предлагае- 30 мой лопатки. Средняя линия профиля лопатки выполнена S-образной формы.

Лопатка осевого компрессора содержит входную кромку 1, перо 2, выходную 35 кромку 3 и проточную поверхность хвостовика 4; При этом в корневой. части пера 2, а при двустороннем креплении пера 2 и на периферии в сечениях в области сопряжения с проточной поверхностью хвостовика 40

4 перо лопатки 2 имеет профиль со средней линией 5 $-образной формы, входная кромка 1 пера 2 в зоне S-образной формы отогнута в сторону спинки лопатки, а точка перегиба средней линии 5 профиля распо- 45 ложена на расстоянии от входной кромки 1, . равном 0,05 — 0,15хорды профиля. Центральная часть пера лопатки 2 имеет С-образ- ный профиль с обычной формой средней линии.

При работе рабочее тело поступает на входную кромку 1, обтекает перо лопатки 2 и стекает к выходной кромке 3. При обтекании области двугранногоугла, образованного спинкой пера лопатки 2 и проточной поверхностью хвостовика 4, за счет выполнения профилей лопатки в зоне S-образной формы с отогнутой в сторону спинки лопатки входной кромкой 1 пера 2, и точкой перегиба средней линии 5 профиля, расположенной на расстоянии от входной кромки 1 равном 0,05 — 0,15 хорды профиля, уменьшается поперечный градиент давления во входной и центральной частях межлопаточного канала, что способствует уменьшению поперечных перетеканий на. торцовых поверхностях, повышению устойчивости к отрыву пограничных слоев в двугранном угле решетки, Таким образом, выполнение в корневой части пера, а при двустороннем креплении пера и на периферии сечения S-образной формы с входной кромкой пера, в зоне S-образной формы отогнутой в сторону спинки лопатки, и с точкой перегиба средней линии профиля, расположенной на расстоянии от входн ой кром ки ра в нам 0,05-0,15 хорды профиля, приводит к снижению поперечного градиента давления во входной и центральной частях межлопаточного канала, устраняет вихревые течения и реализует одинаковую устойчивость пограничных слоев в двугранном угле решетки, что умень-шает вторичные потери.

Формула изобретения

Лопатка осевого компрессора, содержащая перо с хвостовиком, имеющая в. корневой части пера, а при двустороннем креплении пера и на периферии сечение

S-образной формы, о т л и ч à ю щ а я с я тем, что, с целью повышения КПД, входная кромка пера в зоне S-образной формы отогнута

s сторону спинки лопатки, а точка перегиба средней линии профиля расположена на расстоянии от входной кромки, равном

0,05-0,15 хорды профиля.

Составитель Ю. Антипов

Техред М,Моргентал Корректор Т. Палий

Редактор А. Orap

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 2676 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5