Ступень с постоянной циркуляцией по радиусу

 

Принимая соотношение из закона закрутки, получаем, что и .

Подставим условие в уравнение (7.26)

,

,

отсюда следует что , а значит

Таким образом, в случае потока с постоянной циркуляцией расходная скорость неизменна по радиусу.

 

 

Из раздела 5.5 для осевых компрессоров известно, что

. (7.27)

,

а т.к. , то

(7.28)

Из соотношения (7.27) следует, что с увеличением радиуса лопатки от втулки к периферии снижается закрутка потока С_u и увеличивается степень реактивности Ω _Т.

В соответствии с данным утверждением построим треугольники скоростей на трех радиусах лопатки (рис. 7.21): на концах лопаток r = r_к, на среднем радиусе r = r_ср на радиусе у втулки r = r_ср. Профили лопатки РК для данного закона показаны на рис. 7.22.

Из анализа треугольников скоростей для данного закона профилирования лопатки следует, что с увеличением радиуса () закрутка потока на выходе должна уменьшаться (), уменьшается и угол разворота потока в решетке (). Как было сказано выше, степень реактивности увеличивается к периферии (), однако при этом растет относительная скорость на входе у концов лопаток ().

 

Рис. 7.21. Треугольники скоростей в различных сечениях по высоте лопатки, спрофилированной по закону : ; ; ; ;

 

Рис. 7.22. Профили лопаток по высоте, построенные по закону
профилирования

 

Достоинствами проектирования профилей по закону являются:

1) простота расчета и хорошее совпадение с опытными данными;

2) постоянство расходной скорости С_z по радиусу снижает потери.

Недостатками являются:

1) высокие числа M_{W 1} у периферии лопаток, особенно на первых ступенях, где невысокие скорости звука ();

2) сильная закрученность лопатки по высоте повышает напряжения в ней;

3) большие значения угла разворота ε; у втулки приводят к высокой аэродинамической нагруженности (ψ _Т ↑) и росту потерь.

Поэтому ступени, лопатки которых спрофилированы по закону не применяются в первых ступенях осевых компрессоров, где лопатки самые длинные, а скорость звука – минимальная.