Giáo trình phân tích các tổn thất của dòng khí khi chuyển động qua cánh động cơ phụ thuộc vào đặc tính hình học và chế độ dòng chảy p4 doc

- 100 -




bë hm), lm tàng nhanh täøn tháút präfin. nh hỉåíng ca bỉåïc trong dy cạnh xung
lỉûc låïn hån l do hçnh dảng ca rnh thay âäøi nhiãưu hån khi thay âäøi bỉåïc
t
nh hỉåíng ca gọc qût ca dng trong dy cạnh
Täøn tháút nàng lỉåüng phủ thüc vo gọc qût ca dng trong dy cạnh, tỉïc l
phủ thüc vo giạ trë ca :
∆β = 180
o
- ( β
1K
+ β
2E
) âäúi våïi dy cạnh âäüng
v ∆α = 180
o
- (α
oK
+ α
1E
) âäúi våïi dy äúng phun.
Våïi gọc qût låïn, tỉång ỉïng våïi gọc α
1
v β
2
bẹ thç âäü di ca miãưn càõt vạt
trong rnh v bãư dy tỉång ỉïng ca mẹp ra ∆/0 s tàng lãn (kêch thỉåïc ca cäø gim)

Âäü di ca miãưn càõt vạt låïn s tảo âiãưu kiãûn tàng bãư dy låïp biãn trãn lỉng, tỉång ỉïng
l tàng täøn tháút ma sạt ζ
ms
. Bãư dy tỉång âäúi våïi mẹp låïn - tàng täøn tháút mẹp ra ζ
mr
.
Trong cạc dy äúng phun våïi α
1E
< 8 ÷10
o
täøn tháút nàng lỉåüng cao hån nhiãưu
so våïi α
1E
= 13 ÷18
o
, v dy cạnh våïi α
1E
< 8
o

háưu nhỉ khäng âỉåüc sỉí dủng trong
túc bin. Nãúu gọc ra quạ låïn α
1E
> 30
o
, khi thiãút kãú khọ lng âm bo âäü nh dáưn
trãn ton chiãưu di ca rnh v do âọ cọ thãø tàng lãn.
nh hỉåíng ca gọc âàût präfin (
β
y)

nh hỉåíng ca gọc âàût präfin αy (βy) â âỉåüc nghiãn cỉïu våïi cạc gọc vo
khạc nhau v bỉåïc
t thay âäøi. Bỉåïc täúi ỉu phủ thüc vo gọc âàût v khi gim gọc
âàût bỉåïc tỉång âäúi
t s tàng. R rng l, cng mäüt präfin cọ thãø sỉí dủng cho cạc
âiãưu kiãûn chy khạc. Sỉû thay âäøi gọc ra (α
1E
hồûc β
2E
) cọ thãø thỉûc hiãûn âỉåüc bàòng
cạch thay âäøi
t hồûc αy (βy) .
nh hỉåíng gọc vo ca dng.
Khi thay âäøi gọc vo α
o
(β
1
) trong dy cạnh våïi kêch thỉåïc â cho s lm thay
âäøi sỉû phán phäúi ạp sút theo präfin, tênh cháút v bãư dy ca låïp biãn cng nhỉ vë trê
âỉït dng, nghéa l täøn tháút präfin s thay âäøi. Kinh nghiãûm tháúy ràòng, âäúi våïi tỉìng
dy cạnh (âäúi våïi mäùi chãú âäü: M,R
e
) s cọ mäüt gọc vo täúi ỉu β
1opt
våïi täøn tháút
präfin bẹ nháút ζ
pr
min
. Bçnh thỉåìng gọc áúy låïn hån gọc cäút β
1k

(khi β
1k
< 90
o
).
β
1opt
= β
1k
+ ( 3 ÷ 6)
o

Nãúu gọc vo bẹ hån β
1
< β
1opt
dng bao åí pháưn vo lỉng präfin s xáúu hån, cọ
thãø xút hiãûn âoản tàng ạp, m trong cạc dy cạnh xung lỉûc cọ thãø chiãúm pháưn låïn
rnh cạnh . Våïi β
1
> β
1opt
ngỉåüc lải, s lm cho dng bao pháưn bủng kẹm âi. nh
hỉåíng ca gọc vo tåïi täøn tháút präfin cọ thãø tháúy r trãn Hçnh 4.10.
- 101 -




Trong dy cạnh xung

lỉûc nh hỉåíng ca gọc vo
tåïi täøn tháút präfin mảnh hån
so våïi dy cạnh phn lỉûc
(äúng phun) vç âäü nh dáưn ca
rnh bẹ v thỉåìng thç gọc β
1k

khäng låïn làõm.
Cọ thãø âạnh giạ gáưn
âụng nh hỉåíng ca gọc vo
tåïi täøn tháút präfin theo cäng
thỉïc :



ζ
pr
= ζ
pr
min
+ 0,22
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
ββ

ββ−β
opt11
E2opt11
sin.sin
sin)sin(
(4-15)
Trong âọ
ζ
pr
min
- täøn tháút präfin bẹ nháút ỉïng våïi gọc vo β
1opt
;
i = δ = β
1
- β
1opt
- gọc ra ca dng
β
1opt
= β
1
+ ( 3 ÷ 6
o
)
Khi tênh dy äúng phun thç thay β trong (4-15) bàòng gọc α
nh hỉåíng ca säú M åí âáưu ra
dy cạnh
nh hỉåíng ca säú M tåïi
täøn tháút präfin bàõt âáưu tỉì lục M

> 0,4 ÷ 0,6, khi cọ tạc dủng
âạng kãø ca âäü chëu nẹn. Khi
tàng säú M trong dng dỉåïi ám
do låïp biãn cọ mng âi v êt cọ
kh nàng bë âỉït dng nãn täøn
tháút präfin cọ gim âi chụt êt.
Khi M > M
*
do cọ täøn tháút song
nãn nh hỉåíng nhiãưu tåïi täøn tháút
präfin (Hçnh 4.11).


20
0-20
0
0,08
0,04
1
2
ζ
pr
opt
β -β
11
o
-α
o
α
opt

H
çnh 4.10 nh hỉåíng ca gọc vo tåïi täøn
tháút präfin trong dy cạnh
1- dy äúng phun C-90-15A
2
-
da
ỵ
yca
ï
nh âäng P
-
30
-
21A
ζ
pr
2
1
2
0
4
0,6
0,2 0,4 0,8
M
1t
M
2t
H

çnh 4.11 Täøn tháút präfin tu thüc vo
M

2- dy äúng phun C-90-15A (
α
1E
=12
o
)
3- dy cạnh âäüng P-30-21A (xung lỉûc)
- 102 -




nh hỉåíng ca säú R
e
åí âáưu ra dy cạnh khi cọ täúc âäü dỉåïi ám.
Chãú âäü dng chy trong låïp biãn v täøn tháút ma sạt trong låïp biãn trãn präfin
cạnh quảt phủ thüc vo säú R
e
khäng låïn trong låïp biãn cọ âäü chy táưng; cng tàng
säú R
e
chãú âäü dng chy trong låïp biãn s chuøn thnh chy räúi. Âäúi våïi bãư màût trån
ca cạnh khi tàng säú R
e
täøn tháút nàng lỉåüng s gim theo âënh lût = AR
e
-m

, trong âọ
cỉåìng âäü gim täøn tháút åí chãú âäü chy táưng cao hån nhiãưu (m = 0,5)s våïi lục åí chãú âäü
chy räúi (m ≈ 0,14 ÷ 0,20). Âäúi våïi cạnh cọ bãư màût nhạm våïi R
e
≥ 3.10
5
÷10
7
täøn tháút
nàng lỉåüng trong dy cạnh khäng phủ thüc vo R
e
, tỉïc l trong vng áúy cọ chãú âäü
dng chy tỉû âiãưu chènh.

Giåïi hản täúi thiãøu ca säú R
e
min
ca vng tỉû âiãưu chènh phủ thüc vo âäü nhạm
tỉång âäúi h/b (t säú ca chiãưu cao âäü nhạm h trãn cung präfin b). Âäúi våïi cạnh trån
thỉûc tãú R
e
min
≈ 10
7
, våïi h/b ≈ 0,01 R
e

≈ 10
5
. Âäúi våïi cạnh túc bin R

e
min
= (3 ÷ 5) 10
5
.
Täøn tháút nàng lỉåüng trong vng tỉû âiãưu chènh phủ thüc vo âäü nhạm tỉång
âäúi. Ty theo âäü nhạm tỉång âäúi täøn tháút ma sạt trong dy cạnh túc bin cọ thãø âạnh
giạ theo cäng thỉïc :
ζ
ms
= 0,19 (h/b)
0,251
(4.16)
Chãú âäü dng chy trong pháưn låïn cạc táưng theo säú R
e
thỉåìng nàòm trong vng
tỉû âiãưu chènh (âäúi våïi dy äúng phun cng nhỉ dy cạnh âäüng). Cho nãn, âãø cho cạc
táưng áúy lm viãûc cọ hiãûu qu thç âäü nhạm ca cạnh quảt phi ráút bẹ.
Nhỉỵng dy cạnh ca cạc táưng cúi túc bin cọ thãø lm viãûc åí chãú âäü R
e
< R
e
min

cho nãn khi tênh toạn cạc táưng áúy cáưn lỉu âãún nh hỉåíng ca säú R
e
(Hçnh 4-12).
0
ζ
pr

12 345 6
Re x 10
5
1
2
0,08
0,04
H
çnh 4.12 nh hỉåíng ca säú Re tåïi hãû säú täøn tháút präfin
ζ
pr

1- âäúi våïi dy cạnh âäüng xung lỉûc
2- âäúi våïi dy äúng phun
- 103 -




Âäü räúi ca dng E
o
cng cọ nh hỉåíng âãún chãú âäü dng chy trong låïp biãn.
Khi âäü räúi ca dng åí âáưu vo dy cạnh tàng lãn (âãưu âàûc trỉng cho qụa trçnh thỉûc
ca dng chy trong cạc táưng túc bin) täøn tháút präfin tàng lãn, båíi vç ngay tỉì âoản
vo ca dy cạnh låïp biãn â bë räúi. Vê dủ : khi tàng E
o
tỉì 0 âãún 10% täøn tháút präfin
trong dy cạnh tàng lãn 1,5 ÷2 láưn. Âäúi våïi dy cạnh xung lỉûc thç nh hỉåíng cn låïn
hån.
2/ Täøn tháút âáưu cúi (täøn tháút åí âáưu cúi cạnh quảt).

Trong rnh cạnh túc bin våïi chiãưu cao hỉỵu hản dng chy mang tênh cháút
khäng gian. ÅÍ âáy xút hiãûn dng chy ngang (dng thỉï cáúp) lm tàng thãm täøn tháút
nàng lỉåüng. Ngun nhán xút hiãûn dng thỉï cáúp trong rnh cạnh l vç cọ âäü nhåït
ca håi v giadien ạp sút ngang do âäü cong ca rnh tảo nãn.
Vç ạp sút åí bủng låïn hån ạp sút trãn lỉng cạnh nãn trong låïp biãn xút hiãûn
hiãûn tỉåüng chy trn theo cạc bãư màût giåïi hản chiãư
u cao ca rnh tỉì bủng âãún lỉng
(Hçnh 4.13).
Trãn lỉng åí phêa cạc âáưu
cạnh quảt låïp biãn chy tỉì cạc
vạch giåïi hản s tỉång tạc våïi låïp
biãn chuøn âäüng dc lỉng cạnh
(låïp biãn chênh) theo qy âảo
song song våïi vạch giåïi hản. Do
sỉû tỉång tạc áúy m låïp biãn trãn
lỉng cạnh quảt åí gáưn cạc âáưu cúi
bë phäưng ra, bãư dy låïp biãn tàng
lãn âạng kãø. Trãn bãư màût lm phêa
cạc âáưu cạnh ạp sút gim âi chụt
êt, cn trãn lỉng thç tàng lãn.
Chụ ràòng, thnh pháưn täúc
âäü ca chuøn âäüng ngang
(chuøn âäüng thỉï cáúp trong låïp
biãn åí phêa lỉng v åí cạc vạch âáưu cạ
nh s khạc nhau, ty thüc vë trê ca tiãút diãûn
âang åí trong rnh. Cạc pháưn tỉí håi nàòm gáưn nháút vãư phêa cạc âáưu cạnh v phêa trãn
lỉng präfin cọ dỉû trỉỵ âäüng nàng êt nháút (täúc âäü bẹ), v dỉåïi tạc dủng ca gradien ạp
sút ngang s âi lãûch hỉåïng chuøn âäüng chênh nhiãưu nháút, tảo nãn thnh pháưn täúc âäü
ngang. Nhåì âọ m trong rnh cạnh sinh ra hai vng xoạy nàòm âäúi xỉïng theo chiãưu
cao ca dy cạnh phàóng gáưn våïi vạch giåïi hản ca rnh. Håi trong låïp biãn chy trn

tỉì bủng âãún lỉng ca präfin lán cáûn. Gáưn âáưu cúi rnh cạnh ta tháúy cọ chuøn âäüng
xoạy trong dng v âỉåüc gi l xoạ
y thỉï cáúp
Hçnh 4.13 Cạc âỉåìng dng trãn vạch giåïi
hản v trãn lỉng präfin åí âáưu cạnh quảt


- 104 -




Så âäư tảo thnh
dng chy thỉï cáúp åí
trong rnh cạnh â âỉåüc
chỉïng minh bàòng thỉûc
nghiãûm. nh vãư cạc vãút
ca dng cho ta tháúy r
rng dng chy trong låïp
biãn tỉì vạch âáưu cúi âãún
lỉng cạnh. Âàûc tênh thay
âäøi hãû säú täøn tháút nàng
lỉåüng v gọc ra ca dng
theo chiãưu cao ca cạnh
âỉåüc nãn lãn trãn
Hçnh.4.14
Khi cạnh råìi cạc
vạch âáưu cúi lục âáưu täøn
tháút gim xúng, sau âọ tàng nhanh, räưi tiãúp tủc gim âãún tiãút diãûn giỉỵa, nåi cọ täøn
tháút ỉïng våïi täøn tháút präfin.

Täøn tháút låïn nháút theo chiãưu cao xú
t hiãûn åí vng låïp biãn phäưng lãn cng
nhỉ ngay åí trãn vạch giåïi hản.
Täøn tháút cạc âáưu cạnh phủ thüc vo cạc thäng säú hçnh hc v chãú âäü lm viãûc
ca dy cạnh. Nhỉng nh hỉåíng låïn nháút quút âënh nháút tåïi cạc täøn tháút âáưu cúi l
chiãưu cao tỉång âäúi
l = l/b. Cạc thê nghiãûm â chỉïng minh, cáúu trục ca dng håi
trong rnh, tỉïc l âải lỉåüng tuût âäúi ca täøn tháút dáưu cúi giỉỵ khäng âäøi, cn täøn
tháút tỉång âäúi thç tàng lãn khi gim chiãưu cao
l xúng âãún giåïi hản nháút âënh. Våïi
chiãưu cao bẹ, khi dng chy thỉï cáúp bë khẹp kên, khäng chè täøn tháút âáưu cúi tỉång
âäúi m c giạ trë tuût âäúi ca nọ âãưu tàng lãn. Âọ l do sỉû håüp lải ca cạc låïp biãn
phäưng lãn v sỉû tàng cỉåìng chuøn âäüng xoạy.
Täøn tháút âáưu cúi âỉåüc xạc âënh bàòng thỉûc nghiãûm bàòng cạch láúy täøn tháút ton
pháưn (tênh trung bçnh theo chiãưu cao) trỉì âi täøn tháút präfin.
ζ
k
= ζ - ζ
pr

Chỉìng no dng chy thỉï cáúp chỉa khẹp kên, chỉìng âọ täøn tháút âáưu cúi ζ
k

cn t lãû thûn våïi âải lỉåüng 1/l = b/l.
Âãø âạnh giạ gáưn âụng täøn tháút âáưu cúi ζ
k
åí trong cạc dy cạnh dỉåïi ám ty
thüc vo gọc qût ca dng ∆β = 180
o
- (β

1
+ β
2E
) ( våïi β
1
, β
2E
,
t
v M l täúi ỉu) ta
cọ thãø sỉí dủng âäư thë täøng quạt trãn Hçnh 4.15.
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
0,02
0,06
0,04
1,00
0,08
z
l
z
=
β
2
ζ
ζ
2
β
21
22
23

24
25
26
o
o
Hçnh 4.14 Sỉû phán phäúi hãû säú täøn tháút v gọc ra ca
dng theo chiãưu cao ca dy cạnh phàóng xung lỉûc