[工学]叶轮机械原理第三章

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1、第三章轴流压气机的工作原理五、超声速进口气流在平面叶栅中的流动特征现阶段进口气流的相对速度马赫数大于1.0情况只发生压气机的转子上，即动叶进口气流的相对马赫数>1.0。在目前的轴流压气机技术水平的条件下，动叶进口气流的轴向速度马赫数仍然小于1.0。这样，叶片对气流的扰动（激波和膨胀波）可以传播到叶栅进口（额线）以前并影响栅前流场。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减少D点以前的型面转折角度数，可以降低D点处的Ma数，从而可有效降低激波造成的流动损失。方法是将叶型的吸力面进口段设计成：小转折角(多圆弧叶型)Ma1<1.2～1.6零转折角（平直进口段叶

2、型）负转折角的型面（预压缩叶型）Ma1>1.6第三章轴流压气机的工作原理反压对超声速叶栅流动特征的影响（来流Mw1不变）第三章轴流压气机的工作原理a、反压降低b、反压提高激波脱体后，反压的信息能够前传，滞止流线的位置开始下移，激波造成的总压损失增大和槽道激波处流通面积的减小使得流量开始减小；第三章轴流压气机的工作原理来流Ma数对超声速叶栅流动特征的影响（反压p2不变）第三章轴流压气机的工作原理当来流继续增大，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

3、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

4、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。第三章轴流压气机的工作原理第六节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

5、：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（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。一、亚音压气机一级中的流动特征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

6、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（3）通道涡流动静子叶栅的通道涡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轴流压气机的工作原理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叶栅的通道涡和间

7、隙涡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，第三章轴流压气机的工作原理（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产生的离心力相平衡的压力梯度;动叶表面的气体微团可以看成是和叶片“粘”在一起旋转，离心力是，而u>>cu。第三章轴流压气机的工作原理在静叶表面也会产生叶片表面附面层潜移流动，但是潜移流动的方向与动叶相反，由叶尖向叶根潜移流动。叶片表面的附面层向端区潜移会造成端区的低能气体的堆积，使得角区的流动容易产