Файл: Соколов Ю.Н. Основы единой теории лопастных машин (насосов, вентиляторов, воздуходувок) [учеб. пособие для студентов втузов].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 133
Скачиваний: 1
Чаплыгина. |
Согласно |
последнему |
характерная |
точка с |
|
па очерке |
профиля — точка схода |
струй — должна сов |
|||
мещаться |
с |
концевой |
точкой профиля Ь (рис. |
III—6). |
Современный уровень развития аэродинамики обес печивает возможность теоретических решений, определя ющих силовое взаимодействие крыла с обтекающим его потенциальным потоком, не только для так называемых теоретических профилей, но и для крыловидных тел практической формы.
Наряду с этим, в практике инженерных расчетов на ходят широкое применение экспериментальные методы оценки силового взаимодействия крыловидных тел с об текающим их протоком. Эти методы базируются иа непо средственных измерениях сил, действующих на тело, помещенное в аэродинамическую трубу, или давлений в отдельных точках его поверхности. При этом опирают
ся на экспериментальные |
зависимости |
|
Py = G = Cyb?^; |
(III-12) |
|
р л . =W |
= СЛЬР^, |
(III-13) |
определяющие как подъемную силу Py—G, |
направ |
|
ленную вдоль оси Оу — под прямым углом |
к набегаю |
щему потоку (к вектору іе'оо), так и силу лобового со
противления W, создающуюся |
при |
обтекании |
тела |
|
реальной (вязкой) жидкостью и направленную |
вдоль |
|||
оси Ох. |
зависимостях С у и Сх |
|
|
|
В этих |
— безразмерные |
коэф |
||
фициенты, |
называемые соответственно |
коэффициентом |
подъемной силы и коэффициентом лобового сопротив
ления, а |
силы Ру |
и Рх, |
как и |
сила С? в формуле Ж у |
|
ковского |
(III — И ) , |
отнесены |
к единице |
продольного |
|
размаха |
крыла. |
|
|
|
|
Геометрическую |
форму аэродинамического профиля |
||||
определяют следующими |
его |
основными |
размерами |
||
(рис. III — 7): |
|
|
|
|
Ь— хорда профиля, т. е. отрезок прямой, соединяющий точки пересечения средней линии профиля с его очерком;
б — толщина профиля — его наибольший размер по
нормали |
к средней |
линии; |
/ — кривизна |
профиля — наибольший размер между |
|
хордой и средней |
линией. |
Рис. III—7
Две последних величины удобно задавать в относи
тельных |
единицах |
измерения |
б = S : b |
и f = f : b. Очерк |
||
профиля |
определяется |
рядом |
согласованных |
размеров: |
||
х — расстояние |
от |
носика |
профиля |
вдоль |
средней |
|
линии в процентах ее полной длины; |
|
|||||
• у — соответствующая полутолщина |
профиля по нор |
|||||
|
мали к средней |
линии |
в процентах от |
0,5 б. |
Используемые на практике профили сечений крыло видных тел хорошо изучены. Для каждого из таких профилей установлены их аэродинамические характе ристики — зависимости коэффициентов Су и Сх от угла атаки а, под которым обтекается профиль, т. е. угла между хордой профиля и направлением невозмущен ного потока (вектора а>а, на рис. III—6). Пример аэроди намической характеристики для плоско-выпуклого про филя относительной толщины 8=0,12 приведен на рис.
III—8. |
Угол атаки а0 |
(для |
большинства практических |
||||||
профилей — отрицательный), |
при |
обтекании |
под |
кото |
|||||
рым |
Су |
= |
0, т. е. не создается подъемной |
силы, яв |
|||||
ляется |
у г л о м |
б е з ц и р к у л я ц и о н н о г о |
обтекания |
||||||
(при |
этом |
G = |
0 и Г = |
0 ) . |
Отношение, |
|
|
||
|
|
|
|
/ < = - |
= С ? |
|
(III-13) |
||
|
|
|
|
|
W |
С, |
|
|
|
называют |
а э р о д и н а м и ч е с к и м |
к а ч е с т в о м |
пр-о- |
ф и л я. Эта |
величина достигает максимума при некото |
||||||||
ром оптимальном для данного профиля |
угле атаки а о п т |
||||||||
|
Vy |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O.S |
|
|
|
Си |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
ОМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о.з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
•* |
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
•— . |
— |
|
|
|
|
|
|
QO •о |
|
|
1 |
|
|
|
||
|
4р г' |
|
|
f |
|
|
|
||
|
0 |
г' |
С" |
в' |
в' |
ю' |
іг* *-° |
||
|
at |
с*. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. |
III—8 |
|
|
|
|
|
В |
применении |
к лопастным |
машинам |
приходится |
|||||
иметь |
дело |
с обтеканием |
не |
одиночного |
профиля, а р е |
||||
ш е т о к п р о ф и л е й , |
как это |
было показано в § II—4 |
|||||||
и на рис. II—4. Существенное отличие |
в |
обтекании решет |
ки профилей определяется тем, что при циркуляционном
обтекании |
она вызывает отклонение |
потока ДР = |
Рг — |
||||||||
— Pi, |
т. е. направление вектора |
относительной |
скорости |
||||||||
W2 за |
решеткой |
отличается |
от |
направления |
W\ перед |
||||||
нею2 6 ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
связи с этим |
различают |
д и ф ф у з о р н ы е |
и к о н- |
|||||||
ф у з о р н ы е |
р е ш е т к и . |
В диффузорной решетке |
про |
||||||||
филей |
ш2 |
< |
Wi (по модулю) |
и, |
следовательно, |
в |
обра |
||||
зованном |
двумя соседними |
профилями |
расширяющемся |
||||||||
плоском канале, здесь протекает диффузорный |
процесс |
||||||||||
превращения |
кинетической |
энергии |
в |
потенциальную |
|||||||
(при дозвуковых |
скоростях). В |
конфузорных решетках, |
2 6 ) При обтекании |
одиночного профиля этого нет. В бесконечном |
удалении от профиля |
вектор Woo одинаков как в набегающем, так и |
в уходящем потоке. |
|
наоборот, ш2 > w\, а давление в потоке по направлению относительного движения уменьшается. Находят приме
нение и а к т и в н ьг е. р е ш е т к и, для которых w 2 — W i , а давление может изменяться лишь за счет гидравли
ческих сопротивлений в потоке.
Рабочий процесс, протекающий в осевых машинах, рассматривается с позиций обтекания плоских и прямо линейных решеток профилей (§11—4), образуемых бес конечным рядом профилей, смещенных друг относитель но друга на шаг t вдоль прямолинейного фронта. Основ ными параметрами таких решеток следует считать:
ш а г р е ш е т к и t, как расстояние вдоль фронта между любыми сходственными точками двух соседних профилей (например, их носиками или хвостовыми кромками);
у г о л у с т а н о в к и |
п р о ф и л я в — угол |
между |
|||
хордой |
профиля и направлением фронта решетки; |
||||
|
|
|
в |
|
|
г у с т о т а |
р е ш е т к и |
г. = — , |
определяемая |
отно |
|
шением хорды профиля к шагу решетки. |
|
||||
За |
н а п р а в л е н и е |
ф р о н т а |
решетки профилей |
||
принимают |
перемещение |
вдоль |
определяющей |
этот |
фронт прямой от вогнутых сторон профилей к выпук лым. В связи с этим прямолинейная решетка профилей будет диффузорной (рис. III—-9 а), когда углы (Зі и р2 между направлением фронта и векторами относитель
ных скоростей |
W\ и |
ш2 острые ( Р і < р 2 < 9 0 |
° ) . |
В |
кон- |
||
фузорных |
решетках |
(рис. III—9 6), |
наоборот, эти |
углы |
|||
тупые (|32 |
> Pi > 90°). Проходные |
сечения |
(по |
норма |
|||
лям к вектору |
относительной скорости) в первом |
случае |
|||||
увеличиваются, |
а во втором — уменьшаются, |
что |
и |
обе |
спечивает соответствующие изменения скорости в дозву ковом потоке."
Для рабочих колес осевых машин, передающих энер гию потоку, где необходимо создавать повышение дав ления, применяют, как правило, лопаточные венцы, со
ответствующие диффузорным |
решеткам профилей, а для |
||
рабочих |
колес |
турбинных |
двигателей — конфузорным. |
В направляющих |
аппаратах |
(перед рабочи-ми колесами) |
|
осевых |
насосов, |
вентиляторов и компрессоров находят |
применение лопаточные венцы, образующие конфузорные решетки профилей.
Рассмотрим применение теоремы Жуковского к ре шетке профилей на примере установившегося обтекания вязкой несжимаемой жидкостью плоской прямолиней ной решетки диффузорного типа (рис. III—10). Как
(5)дшрф
|
Рис. |
III—9 |
|
предложил Б. С. |
Стечкин |
и в |
1949 г. обосновал это |
Л. Г. Лойцянский, |
такой случай |
можно распространить |
и на дозвуковое обтекание решетки профилей газовым потоком, если его плотность определять средней ариф
метической плотностей до |
и после решетки |
|
Pi + |
Рг |
: COnSt. |
|
|
В с в я з и с т е м , ч т о о т н о с и т е л ь н ы е с к о р о с т и |
д о и п о с |
л е р е ш е т к и Wi и Шг н е о д и н а к о в ы к а к п о в е л и ч и н е , т а к |
и по н а п р а в л е н и ю , в м е с т о с к о р о с т и |
в б е с к о н е ч н о с т и Wtx> |
|
напр- |
ас |
франта |
скорость
Рис. III—10
при |
обтекании |
одиночного |
профиля в |
аэродинамике |
|||||||
решеток |
профилей |
оперируют |
понятием |
о |
с р е д н е м |
||||||
в е к т о р е о т н о с и т е л ь н о г о |
о б т е к а н и я . |
|
|
||||||||
|
|
|
|
wt |
-4- |
щ 2 |
7 ) |
|
( Ш - 1 5 ) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Геометрически при |
w а—са |
= |
const такой вектор |
мож |
|||||||
но получить, если концы векторов W\ и ш>2, |
направлен |
||||||||||
ных |
из |
вершины |
треугольника, |
соединить |
отрезком |
||||||
прямой, |
в центр которого |
направляется |
вектор |
wm |
из |
||||||
той |
же |
вершины |
(см. соответствующее |
построение |
на |
||||||
рис. |
III—10 справа). |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Контрольной |
|
поверхностью, |
определяемой |
двумя |
|||||||
сходственными |
(смещенными |
вдоль фронта |
решетки |
на |
|||||||
шаг t) линиями |
тока I—2 |
и Г—2' и замыкающими их |
|||||||||
2 7 ) |
Это |
было |
предложено |
IT. Е. |
Жуковским |
и обосновано" |
|||||
С. А. |
Чаплыгиным. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Заказ -1543. |
97 |