大作业-反力式涡轮的设计计算

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1、大作业-反力式涡轮的设计计算一•反力式涡轮参数的选择在具有冲击式涡轮的供应系统（无补燃发动机系统）中，由燃气发生器产生的富燃燃气驱动涡轮，涡轮不冷却，富燃燃气的温度在1000〜1200K的范围内，比富氧燃气的允许温度（600〜800K）高得多。另外，富燃燃气的气体常数比富氧燃气的气体常数大一些，这些都有利于减小需通过涡轮的燃气流量。涡轮流量是具有冲击式涡轮的供应系统的主要参数之一。％、（值越小，发动机的比冲就越高。涡伦流量可由泵和涡轮的功率平衡：弘二冷+Np°泵的需用功率降低，可减小通过涡轮的燃气流量，因此应尽量提高泵的效率。选定泵的结构并确定其效率后

2、，可根据功率平衡求出所需的涡轮燃气流量，由此确定涡轮的效率。涡轮入口压力（燃气发生器压力）取决于氧化剂泵的岀口压力。当用燃料冷却推力室时,燃料泵出口压力比氧化剂泵的出口压力高。涡轮出口压力之值取决于涡轮排气是直接排入周围环境还是导入辅助喷管。冲击式涡轮计算的原始数据为：（1）涡轮的设计功率：涡伦功率Nt由泵所需的功率决定，由涡轮泵装置设计任务给定:其中，一涡轮的设计功率，又称涡轮的轴功率;Npf—燃料泵的轴功率；Npf—氧化剂泵的轴功率。（2）涡轮的设计角速度：涡轮的设计转速4由泵不发生汽蚀时允许的最大角速度确定；（3）涡轮工质的物理常数和温度：涡轮进

3、口总压£；、进口总温7；；、和出口静压£；涡轮工质的绝热指数k和气体常数Ro二.反力式涡轮参数的选择1•反力式式涡轮基本参数的确定1）涡轮功率=4300kw（由涡轮泵的计算得:ll）2）角速度69=241Orad/s（由泵的计算得出）3）燃气流量=85kg/s（由涡轮泵的计算得出）4）入口滞止压强pl=14MPa（由涡轮泵的计算得出）5）出口压力p2=lOMPa（由涡轮泵的计算得出）7）气体常数R=280J/(kg-K)(给定)8）绝热指数2.涡轮圆周速度和平均直径的确定"1.33（给定）》二1.4（给定）9）（膨胀）压比10）绝热功12）反力度13）

4、速度比14）绝热速度15）圆周速度16）平均直径2.喷嘴叶栅高度的确定17）喷嘴装置的绝热功由Qr=计算得到。pT=0.2—=0.52Cad=J2厶血2wco厶Olad=(1—PT)^0ad（给定）⑻喷嘴出口的绝热速度clad=cadJ1-Pt由廿cJLA计算得到。⑼速度系数（一次近似值）(p=0.97（给定）20）喷嘴装置出口流速由0=2计算得到。%21）临界声速％=,2止陀（给定）V£+123）折合流量24）总压系数25）气流角=24°26）喷嘴叶片高度（一次近似值）兀Da“P；0q(入"sinq3.喷嘴叶栅参数的确定27）气流入口角闵=90°2

5、8）按绝热速度计算的马赫数Mc=

6、2角］wr11-^其中，=如cladc29）马赫数有效叶栅角sinaSm0effective二&30）相对节距=0.79（在最佳值范围内给定）31）叶片安装角X=45°20z（根据叶栅特性确定）32）叶栅宽度Q=0.013（给定）33）叶片弦长如=2/sin力34）叶栅节距・=砂be35）喷嘴叶片数36）叶片相对高度37）叶栅内的损失系数38）叶栅速度系数由H23.轴向间隙内气流参数的确定39）总压40）静压41）静温（根据叶栅特性确定）42）气体密度p严卫-RT43）声速a=JkRT44）马赫数M严qa45）叶轮叶

7、栅入口相对速度w,=J（qcosa（-w）2+（qsin0）246）相对运动滞止温度兀广"卜汙cos©-盂）其中，九=47）相对运动的临界声速%=」2-^RT：V£+1148）折合速度49）折合流量q(入‘J=久50）相对运动的马赫数51）相对运动的总压APop：=p；=p；xA)/(A)龙(人)PiA)3.叶轮叶栅参数的确定52）叶片入口高度=0.001m)%=hQ+A/?hub+bh托=0.024+0.002+0.001=0.027mh}7r=0.027m(给定△抵b=0.002m,△饥53)气流入口角0

8、=arctg——也纟——cose一idc、

9、^ad^crw54）叶轮出口绝热速度55）折合的绝热速度56）按绝热速度计算出的马赫数w2ad57）速度系数（一次近似值）0=0.9558）叶轮出口相对流速59）折合速度crw60）折合流量g（九2）=九21/伙一1）61）总压系数、2如2灯（点一

10、）62）相对运动的气流出口角禹=33。sina2=容「矶兀%/屮29（九2）n取/?!=h263）有效叶栅角SinAeffecdve=聖譽K64）相对节距tb=0.657（在最佳值范围内给定）65）叶片安装角z=66°40z（根据叶栅特性确定）66）叶栅宽度侏=0.015（给定）67）叶片弦长Z?bc=Z?

11、c/sin/68）叶栅节距人=Abb69）喷嘴叶片数7rDave（根据叶栅特性确定）70）叶片