4.1 Распределение работы сжатия и основных кинематических параметров по ступеням
Расчет ведется по методике изложенной в [1].
1. Среднее значение работы сжатия в одной ступени вычисляется по следующей формуле:
.
2. Работа сжатия предпоследней (одиннадцатой) ступени:
.
3. Работа сжатия последней ступени:
.
4. Работа сжатия каждой из других 10 ступеней:
.
Сумма работ всех ступеней должна быть равна работе компрессора 
. В частности, в нашем случае:
Целесообразно провести еще проверку. Она заключается в сравнении действительных значений 
с предельно допустимыми значениями 
. Т.к. принята трансзвуковая ступень, то согласно таблицы 2 «Характерные параметры ступеней различных типов» [1] 
.
Величина действительного значения определяется по следующей формуле:
,
где 
- окружная скорость на периферийном диаметре на входе в РК той ступени, для которой подсчитывается 
Так как 
< 
, то принятое распределение работ сжатия по ступеням допустимо.
5. Степень реактивности ступеней на среднем радиусе 
выбирается из таблицы 3 «Значение степени реактивности ступени» [1] в данном случае для трансзвуковой ступени.
;
;
.
6. Осевая скорость С1а на первой половине ступени числа ступеней остается постоянной, а затем плавно уменьшается до значения С3а. Снижение 
на одной ступени не должно превышать 15 м/с. В данном случае на первых шести ступенях С1а=200 м/с; затем на каждой последующей ступени осевая скорость снижается на величину:
;
7. КПД ступени определяется из следующих соображений.
По известным 
и 
с помощью рис.1 «Зависимость (
) от (
) и среднего значения 
» [1] находим среднее значение , затем на первых двух и последних двух ступенях трансзвукового компрессора 
уменьшают на 1.5%...2.5%, соответственно на последних ступенях увеличивают на 1.5%...2.5%, по отношению к :
|
|
(значение найденное по графику);
;
;
.
4.2 Термодинамический расчет ступени компрессора
8. Степень повышения давления в первой ступени равна:
.
9. Значение полных параметров на выходе из первой ступени:
;
.
10. Значение 
и полных параметров для второй ступени:
;
;
.
4.3 Кинематический расчет ступени компрессора ВД на среднем диаметре
Схема проточной части первой ступени с обозначением характерных сечений представлена на рисунке 3.
Параметры на входе в РК.
11. Окружная скорость РК на среднем диаметре определяется по следующей формуле:
.
12. Предварительная закрутка потока на входе в РК равна:
13. Окружная составляющая относительной скорости 
:
14. Угол входа потока в РК в относительном движении равен:
15. Абсолютная скорость на входе в РК:
16. Относительная скорость на входе в РК:
17. Полная температура в относительном движении:
18. Приведенная скорость в относительном движении:
Величина 
не должна превышать значений, которые указаны в таблице 2 «Характерные параметры ступеней различных типов» [1] и соответствуют принятому типу компрессора. В данном случае меньше 0.9, т.е. не удовлетворяет условию 0.9< 
<1.1, следовательно надо изменить значение - для этого надо увеличить 
.
Принимаем 
; 
; 
и с этими значениями повторяем расчет с пункта 101.
13’. Окружная составляющая относительной скорости :
14’. Угол входа потока в РК в относительном движении равен:
.
15’. Абсолютная скорость на входе в РК:
|
|
.
16’. Относительная скорость на входе в РК:
.
17’. Полная температура в относительном движении:
.
18'. Приведенная скорость в относительном движении:
.
Параметры на выходе из РК
19. Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе из РК:
20. Осевая составляющая абсолютной скорости на выходе из РК:
.
21. Окружная составляющая относительной скорости на выходе из РК:
.
22. Угол выхода потока из РК в относительном движении, угол 
не должен превышать 90 
:
.
23. Относительная скорость на выходе из РК равна:
.
24. Угол выхода потока из РК в абсолютном движении вычисляется по следующей формуле:
.
25. Абсолютная скорость на выходе из РК:
.
26. Приведенная абсолютная скорость на выходе из РК определяется по следующей формуле:
,
где 
.
Параметры на выходе из НА
27. Угол выхода потока 
из НА определяется по параметрам второй ступени:
;
;
;
;
.
28. Угол поворота потока в решетках ступени равен:
;
.
По величине 
и 
для РК и соответственно и 
для НА по рисунку 6 «Зависимость 
от расчетных значений 
и 
» [1] определим расчетную густоту решеток РК и НА на первой ступени:
В решетках первой и второй ступеней расчетные значения 
увеличивают на 20% и 10% соответственно. В данном случае:
4.4 Расчет параметров по высоте лопатки
Выбор закона профилирования
Для выбора закона профилирования выполним следующие расчеты.
Периферийное сечение
29. Осевая составляющая абсолютной скорости на входе в РК на периферии:
а) при законе постоянства циркуляции:
;
.
б) при законе постоянства степени реактивности:
|
|
.
30. Коэффициент расхода равен:
а) при законе постоянства циркуляции:
.
б) при законе постоянства степени реактивности:
.
31. Приведенная скорость в переносном движении:
.
32. Окружная составляющая абсолютной скорости на входе в РК:
а) при законе постоянства циркуляции:
.
б) при законе постоянства степени реактивности:
.
33. Угол входа потока в РК в абсолютном движении:
а) при законе постоянства циркуляции:
.
б) при законе постоянства степени реактивности:
34. Приведенная скорость в относительном движении на входе в РК на периферии:
а) при законе постоянства циркуляции:
.
б) при законе постоянства степени реактивности:
.
Для трансзвукового типа компрессора 
(таблица 2, [1]), тогда 
. Таким образом оба полученных значения 
удовлетворяют условию допустимого значения приведенной скорости как для закона постоянства степени реактивности 
,так и для закона постоянства циркуляции c*r=const. Таким образом, можно выбрать либо закон , либо c*r=const. Выбираем закон постоянства степени реактивности, т.к. в данном случае происходит менее интенсивный рост W1 (λw1) у периферии, менее интенсивно снижается β1 (угол потока на входе), уменьшение степени реактивности на периферии уменьшает потери в радиальном зазоре, а также перо лопатки менее закручено и более технологично.
Параметры во втулочном сечении
35. Осевая составляющая абсолютной скорости на входе и выходе из РК:
,
где 
;
,
где 
.
36. Окружная составляющая абсолютной скорости на входе в РК равна:
.
37. Угол входа потока в РК в абсолютном движении:
.
38. Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе из РК определяется по следующей формуле:
.
39. Коэффициент расхода во втулочном сечении на входе в РК:
.
40. Приведенная скорость на выходе из РК в абсолютном движении:
4.5 Определение параметров потока в различных сечениях по радиусу при законе постоянства степени реактивности
Параметры потока на входе в РК у втулки
Часть параметров потока для втулочного сечения уже найдены:
;
;
.
41.Приведенная скорость в абсолютном движении у втулки равна:
.
42. Окружная составляющая относительной скорости у втулки определяется по следующей формуле:
.
43. Угол между направляющим относительной скорости и фронтом решетки:
.
44. Полная температура потока в относительном движении:
45. Приведенная скорость в относительном движении равна:
.
Параметры потока на выходе из РК во втулочном сечении
46. Угол выхода потока из РК в абсолютном движении:
47. Приведенная скорость в абсолютном движении у втулки на выходе из РК:
48. Окружная составляющая относительной скорости на выходе из РК:
49. Угол между направлением относительной скорости и фронтом решетки:
.
50. Относительная скорость на выходе из РК у втулки:
.
51. Угол поворота потока в решетке РК:
.
Параметры на входе в РК на периферии
52. Приведенная скорость в абсолютном движении на периферии равна:
53. Окружная составляющая относительной скорости на периферии:
.
54. Угол между направлением относительной скорости и фронтом решетки:
.
55. Полная температура потока в относительном движении:
.
56. Приведенная скорость в относительном движении:
.
Параметры на выходе из РК в периферийном сечении
57. Осевая составляющая абсолютной скорости на выходе из РК:
58. Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе из РК равна:
.
59. Угол выхода потока из РК на периферии в абсолютном движении:
60. Приведенная скорость в абсолютном движении на периферии на выходе из РК:
.
61. Окружная составляющая относительной скорости на выходе из РК:
.
62. Угол между направлением относительной скорости и фронтом решетки:
63. Относительная скорость на выходе из РК на периферии:
64. Угол поворота потока в решетке РК на периферии:
По результатам расчета изменения параметров вдоль радиуса лопатки строятся планы скоростей в контрольных сечениях (рис 5).
Заключение
В данной курсовой работе выполнен термодинамический расчет двухвального ТРДД, проектный расчет проточной части двигателя, прототипом которого является двигатель двигателя “Спей”25 Мк.512-14.
В процессе расчета были определены и согласованы диаметры и проходные сечения компрессора и турбины ВД, необходимые частоты вращения. Рассчитано и построено меридиональное сечение проточной части осевого компрессора, треугольники скоростей на трех радиусах лопаточного венца первой ступени. Полученные данные являются исходными для последующего проектирования компрессора ГТД и могут быть уточнены в процессе их детального расчета.
Список использованной литературы
- Н.Т. Тихонов, Н.Ф. Мусаткин, В.С. Кузьмичев. Газодинамическое проектированиие компрессоров ТРДД с элементом термогазодинамического расчета двигателя. – Самара: СГАУ, 1997, 49с.
- В.А. Григорьев. Проектный термогазодинамический расчет авиационного ГТД гражданского назначения. – Куйбышев: КуАИ, 1973
- В.С. Кузьмичев, А.А. Трофимов. Проектный расчет основных параметров турбокомпрессора авиационного ГТД.- Куйбышев: КУАИ, 1984, 64с.
- В.В. Кулагин. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок – М: «Машиностроение», 2002, 614с.