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文檔簡介

1、基元級速度三角形軸流式壓氣機(jī)基元級速度三角形多級軸流式壓氣機(jī)由若干單級壓氣機(jī)組成,如圖所示,由一排旋轉(zhuǎn)工作葉片組成的輪子叫葉輪;由一排機(jī)制的整流葉片鎖組成的圓環(huán)叫做整流環(huán)。葉輪和整流環(huán)交錯排列。一個葉輪和一個整流環(huán)組成軸流式壓氣機(jī)的幾個單級,它是多級式軸流式壓氣機(jī)的基本單元。在分析某一單級里的氣體流動情形和增壓原理是比較復(fù)雜的,為簡化問題,可以做三個基本假設(shè):(1) 空氣流過壓氣機(jī)時,為絕熱流動;(2) 當(dāng)壓氣機(jī)工作狀態(tài)一定時,氣體為穩(wěn)定流動;(3) 壓氣機(jī)同一截面上的個點(diǎn)參數(shù)數(shù)值相同。壓氣機(jī)同一截面上的實(shí)際流動情形沿葉高是稍有差別的,但以平均半徑處的流動情況最具有代表性。為研究方便,將每一單

2、級壓氣機(jī)分成3個截面,如下圖所示::葉輪進(jìn)口截面:整流環(huán)進(jìn)口截面,即葉輪出口截面: 整流環(huán)出口截面,即后一級葉輪進(jìn)口截面級的外徑Dt 級的內(nèi)徑Dh徑向間隙 軸向間隙用一個壓氣機(jī)同軸線,其半徑等于壓氣機(jī)平均半徑的圓柱面去切割壓氣機(jī),并將所得的切面展成平面,則成如圖所示情形,這樣的平面叫做“平面葉柵”。平面葉柵的形狀是沿也高變化的,把平均半徑處的平面叫做“基元級”。某級壓氣機(jī)平均半徑處的圓周速度為u,則基元級轉(zhuǎn)子的葉柵將以u的速度作等速平移運(yùn)動。由于葉輪式以一定的轉(zhuǎn)速作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,因此,氣流流經(jīng)葉輪時的運(yùn)動情況比較復(fù)雜,其運(yùn)動是質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動。根據(jù)運(yùn)動速度分解與合成的的原理,質(zhì)點(diǎn)的絕對運(yùn)動速度可看做

3、由相對速度和牽連速度合成,即:c=w+u式中:c絕對速度,以大地為參照點(diǎn),觀察到得氣流速度;w相對速速,以旋轉(zhuǎn)的工作葉輪為參照點(diǎn),觀察到的空氣流過工作葉輪的速度u牽連速度,是以大地為參照點(diǎn),觀測到的工作葉輪的旋轉(zhuǎn)切向速度。這3種運(yùn)動速度之間的關(guān)系可以用速度三角形表示為:wcu或cwu空氣以絕對速度c流入葉輪;而前臉?biāo)俣染褪侨~輪旋轉(zhuǎn)的圓周速度,即平面葉柵中以圓周速度u的大小作作等速直線運(yùn)動的速度。因此,空氣對葉輪的相對速度是w??諝庖韵鄬λ俣葁斜向進(jìn)入葉輪。更具速度合成定理,相對速度w是絕對速度c與牽連速度u的矢量差w=c-u在壓氣機(jī)中,氣流進(jìn)入葉輪的三個速度組成的三角型叫做葉輪“進(jìn)口速度三角型

4、”,夾角叫氣流進(jìn)口角。在設(shè)計工作狀態(tài)下,w方向應(yīng)與葉片前緣方向(即葉片的中弧線前緣切線方向)一致。空氣以相對速度w進(jìn)入葉輪后,經(jīng)過由葉片組成的彎曲擴(kuò)張型通道,流動方向逐漸改變,相對速度逐漸減小,最后順著彎曲的葉片通道以相對速度w自葉輪流出。夾角叫“氣流出口角”。由圖可看出,。根據(jù)質(zhì)點(diǎn)復(fù)合運(yùn)動規(guī)律,空氣在葉輪出口的絕對速度c可以由下式求出:w=c-u由上式中3個速度組成的三角型叫做葉輪“出口速度三角型”??諝庾匀~輪流出,以絕對速度c流向整流環(huán),經(jīng)過整流葉片組成的擴(kuò)散通道,便沿著葉片后緣以速度c流出整流環(huán),如圖所示。在一般情況下,速度c的大小和方向大致與進(jìn)口氣流速度c相同cc為了方便地研究單級壓氣

5、機(jī)內(nèi)氣流速度的變化規(guī)律,常將葉輪進(jìn)出口速度三角形組合在一起,形成級的速度三角形,如圖所示。圖上還用虛線畫出了整流環(huán)出口氣流速度c的大小,并標(biāo)出了相對速度的切向變化量(wn)和絕對速度的切線變化量(cn)。這種變化量稱為空氣在葉輪中的“扭速”,即:wu=wuwucu=wuwu式中Wu,Wu葉輪進(jìn)出口相對速度的切線方向分速度;Cu,Cu葉輪進(jìn)出口絕對速度的切線方向分速度;由于葉輪進(jìn)出口圓周速度相等,所以,Wu=Cu扭速是個很重要的物理量,它與壓氣機(jī)功和增壓程度密切相關(guān)。氣流以w方向流入通道,以w方向流出,這是由于葉片強(qiáng)迫氣流改變方向的結(jié)果,w與w之間形成的夾角稱為氣流轉(zhuǎn)折角。它的大小等于氣流出口角

6、與氣流進(jìn)口角之差=決定速度三角形變化并對壓氣機(jī)工作有密切關(guān)系的主要參數(shù)有:工作葉輪進(jìn)口處絕對速度在發(fā)動機(jī)軸線方向的分量C,a。這個量的大小與進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣流量qm有關(guān)。根據(jù)連續(xù)方程,當(dāng)壓氣機(jī)進(jìn)口空氣狀態(tài)一定時,C,a增大,流量qm也增大;若流量一定時,C,a增大,則壓氣機(jī)面積減小。工作葉輪進(jìn)口處絕對速度在切線方向的分量C,u.。當(dāng)空氣進(jìn)入第一級工作葉輪之前,在圓周方向就有絕對分速度時,說明氣流有了預(yù)先的旋轉(zhuǎn)。因此,切線分速度C,u就叫預(yù)旋。如果Cu的方向與圓周速度的方向相同,則稱為正預(yù)旋;如果C,u的方向與圓周速度的方向相反,則稱為反預(yù)旋。圓周速度u,其大小與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速n有關(guān):U=Dn60這個量直接影響葉片對空氣加功量的大小,u越大對空氣的加功量越多。軸流式壓氣機(jī)主要是利用擴(kuò)撒增壓的原理來提高空氣壓力的。亞音速氣流流過擴(kuò)張通道時,速度減低,壓

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