叶轮机械原理第三章详解.pptVIP

第三章 轴流压气机的工作原理 （反压p2不 变） 来流Ma数对超声速叶栅流动特征的影响 第三章 轴流压气机的工作原理 当来流Ma1继续增大，外伸激波和槽道激波会变 得很斜，叶栅内部和出口都有可能是超声速流动， 表明叶栅出口反压对于这时的 Ma1来说太低了。 第三章 轴流压气机的工作原理 来流方向对超声速叶栅流动特征的影响 第三章 轴流压气机的工作原理 第三章 轴流压气机的工作原理 ?正激波脱体，正激 波强度大； ?斜激波贴体，斜激 波强度弱。 第三章 轴流压气机的工作原理 超声速叶栅流动特征： ?在来流相对速度超声速而其轴向速度分量为亚声速的情 况下，由叶片引起的对流场的扰动可以传播到叶栅进口额 线以前 ?叶片前缘表面产生的激波、膨胀波和弱压缩波具有调整 气流方向的功能，使气流趋向于平行于叶片表面流动。这 样，激波和膨胀波系后的叶型只工作于一个攻角，即唯一 攻角 第三章 轴流压气机的工作原理 ?流动处于堵塞状态（反压 变化的信息不能前传至槽 道激波前的超音区）； ?来流轴向速度分量为亚声 速； ?激波附体（流量不随反压 变化）。 第三章 轴流压气机的工作原理 ?存在中和点B（E）及中 和特征线。 ?气流经过BC段＋DE段膨 胀波时的折转角与气流 通过叶片2的外伸激波时 的折转角大小相等、方 向相反。 第三章 轴流压气机的工作原理 ?气流到达每一个槽道的中 和特征线位置时，气流的方 向是相同的，总是平行于中 和点B或E的切线方向； ?只要流动堵塞和激波贴 体，则在不同反压下，来流 相对吸力面B或E点的攻角为 零（唯一攻角）。 第三章 轴流压气机的工作原理 在实际的三维叶片通道 中，即使某基元级处于堵 塞状态，如果激波脱体， 进入压气机的流量减少， 唯一攻角也不一定存在。 第三章 第六节 轴流压气机的工作原理 压气机一级中的流动 当沿叶高将基元级叠加成压气机的一级以后，就 出现了： ?端壁附面层流动； ?端壁角区流动； ?端壁间隙产生的间隙流动； ?端壁半径变化产生的径向流动。 压气机一级的流动呈现出强烈的三维流动特性。 第三章 轴流压气机的工作原理 一、亚音压气机一级中的流动特征 （1）端区附面层流动 ?在端壁角区，端壁附面层和叶 片表面附面层中低能气体的相 互阻滞; ?角区的附面层增长很快，使得 角区比其它区域更加容易产生 流动分离。 第三章 轴流压气机的工作原理 （2）径向间隙流动 倒流和泄漏流会改变间隙附近气流的出气方向，使该部位 压气机的加功和增压能力下降、效率下降 倒流 泄漏流 第三章 轴流压气机的工作原理 ?在间隙比较小的情况 下，间隙流动中泄漏流占 主要部分 ?压力面的气体动能高、 压力大，具有推迟或减小 吸力面气体流动分离的能 力 第三章 轴流压气机的工作原理 静子叶栅的通道涡 （3）通道涡流动 ?主流区压力面静压高，端壁 区压力面静压低; ?压力面附近的气流从静压高 处流向低静压处，占据了端壁 的气流通道; ?沿端壁流向静压更低的吸力 面，在吸力面角区卷起，形成 横跨整个叶栅通道的旋涡流 动。 第三章 轴流压气机的工作原理 ?通道涡的特点是成对出 现，旋向相反，各占叶栅 通道的一半 ?叶片的弯度越大，所形成 的通道涡越强烈 静子叶栅的通道涡 第三章 80 0.00 β2k 100β2 轴流压气机的工作原理 h 0.50 0.25 通道涡使静叶的出口气流角沿叶高的分布不均匀，出现过转 （落后角 0）和亏转（落后角平均落后角）现象。 第三章 轴流压气机的工作原理 ?动叶中的通道涡也是由压 力面附近高静压的气体通过 端壁附面层流向吸力面而产 生的。 ?动叶尖部的间隙涡与尖部 通道涡的旋向相反，二者之 间有相互抑制作用， 动叶叶栅的通道涡和间隙涡 第三章 轴流压气机的工作原理 心力是 ，而u cu。 （4）叶片表面附面层潜移流动 动叶表面附面层内的潜流 ?流场中沿半径方向存在着与气体微团运动时周向分速度 cu产 2 生的离心力 ρ u 相平衡的压力梯度; r ?动叶表面的气体微团可以看成是和叶片“粘”在一起旋转，离 u2 r ρ