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第十六章 核心机 理论计算

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-r1C1u)。

    压气机设计转速确定后,可以先选定动叶几何出口角β2,再根据加功量(涡轮输出功率)计算流量,最佳的β2值需经过较详细的计算才能确定,要从流动效率高和易于制造两个方面考虑来选择合适的值。

    确定转速、转子叶片几何出口角β2和加功量后,可以求出压气机的流量和气流流入扩压器的速度。

    由于气流离开转子不是完全以叶型的几何出气角流出,而总是有一点“滑移”,造成实际的C2u值小于理想值(气流以叶型的几何出气角流出转子时的C2u)。通过引入滑移因子σ,可以计算实际的C2u。

    至于涡轮,由于其性能受涡轮叶片几何形状细节的影响小,这一点同压气机不一样,因为气流流经涡轮时是加速流动,边界层分离的可能性小,但是,应争取获得尽可能高的效率。

    涡轮设计应使涡轮转子出口处气流的Cu接近与零,而压气机转子进口气流的Cu也为零,由能量守恒方程:mCLK=mTLT(mC为压气机流量,mT为涡轮流量)可得:mT(rCu)涡轮转子进口=mC(rCu)压气机转子出口。等式右边由压气机设计参数确定。

    由涡轮转子进口速度三角形得:tanα3,rel =(C3u-u3)/C3r,C3r由连续方程确定,转子进口设计攻角为零时,转子进口叶型几何角β3=α3rel 。转子出口C4u =0,由转子出口速度三角形得:tanα4,rel =- u4/C4r,C4r由连续方程确定,α4,rel为负值。

    由于转子出口气流角和叶型几何角之间存在着落后角,目前尚无有关该落后角的准确估算方法,若转子叶片数目较多,并且气流在转子通道中的转角也比较小,可以认为落后角为零度,这样转子出口叶型几何角β4即为转子出口相对气流角α4,rel。

    涡轮转子的喉道面积是另一个影响流量的重要参数,应该使得气体在喉道处的速度与在涡轮出口处的速度相同,即满足下列关系:N叶片数×喉道宽度=2πr4cos(α4,rel)。

    这样就要求转子叶片在出口附近可能曲率比较大,准确的喉道面积比叶型角β4更为重要,但是两者都应尽可能地满足各自的设计要求。

    涡轮转子叶片的数目可以用与压气机相同的方法在中径处(rmid)估算,由于前缘附近气流容易分离,建议按比估算出的叶片数目多25%进行设计。如果采用大小叶片设计,则小叶片放置在涡轮转子进口部分。

    转子叶型可以按与压气机相同的方法进行设计,即沿半径负荷ΔPb不变叶型或圆弧叶型,但是,所要求的喉道面积必须保证,喉道宽度可以从计算出。

    海量的计算后,陈东风终于把核心机的理论模型建立起来,包括压气机和涡轮叶片的弯曲角度设计,燃烧室燃烧热值分析,尾喷口动量分析等。

    然而这就完成了吗?不,远不够...
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