Studium av transsoniska axialkompressorer: Karaktäristiska egenskaper samt metod för beräkning av prestanda för rotorer

Licentiate thesis, 1968

Inledningsvis behandlas de supersoniska axialkompressorstegens utförandeformer och prestanda. Det visar sig att de i praktiken uppnådda resultaten inte utgör någon allmän lösning av kompressorproblemet, men väl kan komma att bli betydelsefulla för speciella ändamål.

Resten av arbetet ägnas åt de transsoniska axialkompressorstegen och börjar med en översikt av i litteraturen redovisade uppgifter. Prestanda för kompletta steg, rotorer och flerstegskompressorer samt geometriska huvuddata och konstruktiv utformning sammanställs och diskuteras. Avsikten är att skapa ett underlag för bedömning av de transsoniska stegens användbarhet och att ge anvisningar för val av vissa utgångsparametrar vid nykonstruktion.

Därefter följer ett kapitel där beräkningsmetodiken i stort gås igenom och olika krav ställs upp. Dessa krav behandlas senare i detalj. Utgående från Eulers rörelseekvation framtages sambandet för radiell jämvikt i kroklinjiga koordinater för att nan därigenom skall kunna ta hänsyn till strömlinjens krökning i meridianplanet. Även entropigradientens inverkan på meridianhastigheten beaktas.

En viktig parameter i beräkningssystemet är referensinfallsvinkeln. Denna
liksom deviationsvinkeln bestäms genom en av NACA-NASA utarbetad metod. Erforderliga ekvationer och numeriskt underlag presenteras.

Förlustbedömningen inleds med en härledning av ett allmänt samband mellan å ena sidan totaltrycksförlustkoefficienten och å andra sidan impulsförlusttjockleken i vaken efter gittret. I denna ekvation ingår även formfaktor, strömningsvinklar och gittrets täthet. Impulsförlusttjockleken erhålles med hjälp av ett belastningstal "equivalent diffusion ratio", vars principer går tillbaka på undersökningar av plana gitter vid låga machtal. Det ursprungliga belastningstalet, som uppställdes av S. Lieblein, har modifierats och det tillhörande numeriska underlaget anpassats till att gälla för rotorer. Strömningsförloppet i överljudszonen kommenteras och stötförlusterna, som betraktas som tillsatsförluster, beräknas ur sambanden för Prandtl-Meyer-strömning och rak stöt.

Den senare delen av arbetet omfattar sammanställning av ekvationer med
anvisningar för beräkningsgång dels vid nykonstruktion och dels vid bestämning av karakteristikan för en transsonisk rotor med känd geometri.

Beräkningsmetoden testas på så sätt att en i litteraturen beskriven rotor genomräknas. Sammanlagt sex punkter i karakteristikan fördelade på två
olika varvtalskurvor undersöks. Överensstämmelsen gentemot de uppgivna
mätresultaten är överlag god. Någon numerisk test av betydelsen av meri-
dianströmlinjens krökning har ej varit möjlig att genomföra.