大作业-冲击式涡轮的设计计算

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1、大作业-冲击式涡轮的设计计算1.冲击式涡轮参数的选择在具柯冲击式涡轮的供应系统（无补燃发动机系统）屮，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。涡轮流暈gml足具旮冲*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。涡轮流可由泵和涡轮的功率平衡：7VT=yvpf+a^Po泵的需用功率降低，可减小通过涡

2、轮的燃气流R:,因此应从朵提窈泵的效率。选定泵的结构#•确定其效率后，可根据功率平衡求出所需的涡轮燃气流景，由此确定涡轮的效率。涡轮入口压力（燃气发生器压力）収决于氧化剂泵的出口压力。当用燃料冷却推力室吋,燃料泵出口压力比氧化剂泵的出U压力高。涡轮出U1压力之值取决于涡轮排气足直接排入周围环境还是导入辅助喷管。冲缶式涡轮计算的原始数裾为：（1）涡轮的设计功率：涡轮功率7Vt由泵所需的功率决定，Ih擱轮泵装置设计任务给定:其屮，7Vt—泥轮的设计功率，又称讽轮的轴功率;/^一燃料泵的轴功率；/vPf_氧化

3、剂泵的轴功率。（2）涡轮的设汁角速度：涡轮的设计转速仍由泵不发生汽蚀时允许的最人角速度确定；（3）涡轮工质的物理常数和温度：涡轮进口总压＜、进口总温7；、和出口静压巧；涡轮工质的绝热指数和气体常数尺。2冲击式涡轮的计算（1）原始数据1.涡轮功率Nt=1200kw（由涡轮泵的计算得出）2.角速度69=241Orad/s（由泵的计算得出）3.入口总压pQ=6MPa（由涡轮泵的计算得出）4.出UI压力p2=0.25MPa（给定）5.入口滞止温度7；；=1000K（给定）6.气体常数R=400J/(kg•K)（给

4、定）7.绝热指数（2）燃气流暈的确定炎=1.33（给定）8.平均直径处圆周速度u=300m/s（给定）9.平均直径Dc=^neco10.（膨胀）压比本<^=-^=24Pi（选定）11.绝热功卜1(A))丁P2-112.喷嘴出U绝热速度Clad=13.速度比uCdd14.有围带的叶轮与売体间的最小间隙（轴向的或径向的）A=1.5mm15•■醐賴念=盖=°暹16.需要的燃气流fi=—^ad^T根据W/C,值，按同类涡轮预先确定涡轮的效率％的第-次近似值。17.涡轮的比转速"sl=193.3^7^7/Lad=

5、193.3^/mT/A18.涡轮的比功Lp19.比功系数4=与U（3）喷嘴装置!li口和叶轮入门轴向间隙内气流参数的确定20.气流角q=17°（给定）21.速度系数(P-0.94（给定）23.喷嘴装置A气体临界速度cr24.折合速度25.总灰恢复系数1-k-I+IZ2A'/U-l)**AWo26.总压27.fRj隙内的静温7>r;k-iI+T28.间隙内气体密度29.间隙内气体声速30.马赫数31.叶轮入口相对流速32.相对运动的滞止温度PxPlRT,a=yfkRT£law,=^/(c,cos6^-u

6、)2+(qsinq)2k-I+T33.相对运动的临界速度acrw='2-^T:.VK+l34.折合速度A,CIW35.相对运动的马赫数Mwa36.相对运动的总压^（A,）兀（人）（4）叶轮叶片最佳高度的确定37.叶栅宽度/?=0.014m（给定）叶片的宽度在强度和工艺许川‘的情况下，选取S小值（8〜15mm）。38.叶栅相对节距7=0.6预先给定的第一次近似值。39.轮盘内醐=5X10540.围带侧雷诺数Re=5xl0341.部分进气度S=0.75x10—6Tn2st=0.31=0.087预先给定的第

7、一次近似值。42.叶片相对高度avcz7/)l：I：l^=0.051/9,^(1+10——)(1-幻VDfve=0.087得到^aveave43.叶八高度h,=h,x£>ave=0.087x0.25=0.022m(5)具冇锥形喷口的喷嘴装置尺寸的确走44.外围重合髙度△/&=0.0005m(选取)45•轮毂处重合高度A/?hub=0.0005m(选取)46•喷嘴叶片高度hc=h'-A/?hub-A/?^=0.022-0.0005-0.0005=0.021m由=/ze+Alb+导出。47.喷嘴最小截而总而

8、积f:U柯Jmin一_*ZcW^1throatPq由=Zc/mHCrip~T=导出RT0其中，l一喷嘴叶片的数量;n—多变指数，X(1.33+1)/(133-1)=Jl.33x1.33+10.67；A)〜。、―从入口端到临界截面的总压(恢仍系数，^lhroa,=l3'=Pl!P'1throat=Pl!Pm，对于冲士式辦轮，4吋，燃气在通道的斜切部分继续膨胀。48.喷嘴锥形段内速度系数=0.98(选取)收敛形喷嘴的速度系数＜=0