第五节叶栅气动特性与叶栅损失.ppt

* * * * * * * * * * * 气流出口角 M20.5 M2=1 小结 级的造型设计的主要要求： 造型设计的任务是恰当地把气动参数和几何参数结合起来，最后确定叶片的几何形状。 (1)希望实现预期的速度图，并使流动损失小，以便发出所需功率和通过给定的气体流量。 (2)沿叶片内弧的速度从前线到尾缘均匀、连续地增加，没有扩压段。在极个别情况下，也可以允许有一小段是等速的，然后加速到底。叶背型面的速度分布更重要，通常在叶 背的前线和中间部分，气流应该较快地加速，然后逐渐地减慢加速，井在喉部达到最大速度。根据不同叶栅，叶背尾绿部分也允许有一小段扩压，但是其正压力梯段要尽量短，开始扩压的点要尽量往后移，以推迟由层流到紊梳的过渡并避免附面层的分离。 (3)应尽量保证对叶片型面加工方便，应考虑生产效率。 (4)叶片强度要好，在强度所允许的条件下，应尽量选用薄叶型和小的尾缘厚度，以减少叶型特别是尾迹损失，造型设计必须与强度相配合。 在造型设计中，会遇到各种矛盾，包括气动性能、强度、工艺等方面，设计者必观善于分桥这些矛盾，妥善处理，才能顺利地完成造型设计。 * * * * * 安装角αs、βs : 弦线与额线之间的夹角； 转折角：等于进气角与出气角之差； 轮毂：叶根； 稠度：弦长与叶片间距之比； 叶片间距：叶片节距； 轴向弦长：叶片的轴向长度，叶栅厚度； 展弦比 ：叶片高度与弦长之比， 轴向稠度：轴向弦长与叶片间距之比 进口宽度a； 出口宽度a1、a2： * 出气角α1、β*2 : 叶片出口处气流方向与圆周方向之间的夹角， 进气角α0、β1 : 叶片进口处气流方向与圆周方向之间的夹角 攻角θ：进气角与叶片进口角之差， θ =β1g - β1，汽流冲击内弧为正 偏离角 出气角与叶片出口角之差 叶片进口角α0g、β1g :中弧线在叶片进口边的切线与额线之间的角度 叶片出口角α1g、β2g : 中弧线在叶片出口边的切线与额线之间的角度 * 叶型：叶片周线所围图形 叶型中线：叶型内切圆圆心连线 叶型弦长bn： 叶型垂直投影到内弧两点共用切线上的长度，或中线两端点间距离 节距tn： 两相邻叶片的对应点在旋转方向上的距离 叶栅宽度B: 轴向弦长 平均截面：叶根与叶尖之间的中间截面 叶片高度ln： 叶尖半径与叶根半径之差 进口边：叶片的前沿或前缘；前额线 出口边：叶片的后沿或尾端；后额线 * 叶根：叶片最靠近叶轮轴线的截面 叶尖：叶片最外面的截面 压力面：叶片的凹面，沿这一表面的压强最高 吸力面：叶片的凸面，沿这一表面的压强最低 中弧线：叶型的中间线，从进口边到出口边的叶型压力面与吸力面间中点的连线 中弧线弯曲角：中弧线在叶片进口和出口的两切线相交所形成的外角，它等于中弧线两切线与弦线构成的两角之和 * * * * * * * * 在汽道中部，汽流速度大，叶片背面到腹面的横向压力差与离心力相平衡，不会引起主流的横向流动。但在上下两端面的附面层内，汽流速度相对很小，所产生的离心力不足以抵消上述的压力差．于是在这个横向压力差的作用下，两端面附面层内的汽流便产生了由叶片腹面向背面的横向运动。通常称这种流动为二次流或次流。 当附面层内质点由腹面向背面横向流动时，根据流动连续的条件，在靠近墙壁的腹面附近，必有少量的流体从主流中补入，形成补偿流动，局部地干扰了主流的流向，所造成的损失称为补偿流动损失。 与此同时，在靠近端面的叶型背面出口部分，叶型附面层不断增厚，与端壁上横向流来的附面层相互汇合、厚度急剧增加，使附面层严重脱离而形成旋涡，然后，在粘性力的影响下，旋涡被主流带出叶栅，在上下端壁处构成了两个方向相反的对涡流动，严重地消耗了主流的动能。 综上所述．端部损失就是端面附面层中的摩擦损失、补偿流动损失和对涡损失的总和，对涡损失所占比重最大。 * * * * * * * * * * * * 3．尾迹损失 由于叶型出口边总有一定的厚度Δ，沿每只叶片背面和腹面而来的两部分汽流在离开叶栅之后不能立刻汇合，因而在出口边之后形成充满涡流的尾迹区，如图所示。 尾迹区内汽流压力和速度与主流的压力和速度相差很大，两部分汽流经过相互拉扯之后，叶栅后的汽流逐渐均匀化。均匀化后的汽流速度低于原来的主流速度，汽流动能减小，减小部分称为尾迹损失。 尾迹损失与Δ /a成正比。 4．冲波损失 在冲动式叶栅进出口处、反动式叶栅的出口处及叶片背弧的某些地方，有时会出现超音速汽流，因而也会产生冲波。汽流经过冲波后，压力突升，流速显著下降，叶型损失急剧增加。这些由冲波引起的损失称为冲波损失。冲波损失最终表现为叶型损失，故不必单独计算。 (二)端部损失 1. 端部损失的机理 实际汽轮机级中,叶