葉輪機(jī)械原理_第五章

1、1第五章 軸流壓氣機(jī)性能特性 第第2次作業(yè)次作業(yè) 1，新講義，新講義P138，第，第10題：題：一臺(tái)高涵道比風(fēng)扇，在標(biāo)準(zhǔn)海平面大氣條件下一臺(tái)高涵道比風(fēng)扇，在標(biāo)準(zhǔn)海平面大氣條件下，風(fēng)扇流量為，風(fēng)扇流量為360kg/s，風(fēng)扇壓比為，風(fēng)扇壓比為1.65，風(fēng)扇效率為，風(fēng)扇效率為0.89，風(fēng)扇直徑，風(fēng)扇直徑1.6m，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為n=5000r/min。 （1）計(jì)算傳動(dòng)這臺(tái)風(fēng)扇動(dòng)力的功率數(shù)值；）計(jì)算傳動(dòng)這臺(tái)風(fēng)扇動(dòng)力的功率數(shù)值； （2）按縮型比為）按縮型比為0.6縮型此風(fēng)扇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，其動(dòng)力原功率為多縮型此風(fēng)扇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，其動(dòng)力原功率為多少千瓦？少千瓦？ （3）實(shí)驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力必須達(dá)到的轉(zhuǎn)速是多

2、少？）實(shí)驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力必須達(dá)到的轉(zhuǎn)速是多少？ 2，新講義，新講義P138，第，第6題：題： 用物理圖畫說明旋轉(zhuǎn)失速的機(jī)理。用物理圖畫說明旋轉(zhuǎn)失速的機(jī)理。 3，新講義，新講義P138，第，第7題：題： 簡述喘振的物理全過程。為什么有時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入喘振時(shí)，壓氣機(jī)簡述喘振的物理全過程。為什么有時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入喘振時(shí)，壓氣機(jī)進(jìn)口處會(huì)出現(xiàn)進(jìn)口處會(huì)出現(xiàn)“吐火吐火”的現(xiàn)象？的現(xiàn)象？ 288HTk2101325/HPN m2上節(jié)課內(nèi)容回顧 對(duì)于幾何相似的壓氣機(jī)，如果流動(dòng)進(jìn)入自模區(qū)，沒有對(duì)于幾何相似的壓氣機(jī)，如果流動(dòng)進(jìn)入自模區(qū)，沒有臨界截面，流動(dòng)相似需要滿足：臨界截面，流動(dòng)相似需要滿足：壓氣機(jī)內(nèi)流動(dòng)相似，需要滿足：壓氣

3、機(jī)內(nèi)流動(dòng)相似，需要滿足：軸流壓氣機(jī)的等價(jià)相似準(zhǔn)則軸流壓氣機(jī)的等價(jià)相似準(zhǔn)則000/,/TnpTG10)(uaq，10,uaMaMa幾何相似；運(yùn)動(dòng)相似；動(dòng)力相似。幾何相似；運(yùn)動(dòng)相似；動(dòng)力相似。進(jìn)口進(jìn)口Ma數(shù)相等（包括大小和方向）?？紤]到動(dòng)葉的旋轉(zhuǎn)，數(shù)相等（包括大小和方向）?？紤]到動(dòng)葉的旋轉(zhuǎn)，需要保持進(jìn)口需要保持進(jìn)口Ma數(shù)、葉尖切線數(shù)、葉尖切線Ma數(shù)相等。數(shù)相等。3上節(jié)課內(nèi)容回顧v單級(jí)壓氣機(jī)的實(shí)驗(yàn)特性曲線單級(jí)壓氣機(jī)的實(shí)驗(yàn)特性曲線v亞聲速壓氣機(jī)亞聲速壓氣機(jī)超跨聲速壓氣機(jī)超跨聲速壓氣機(jī)4上節(jié)課內(nèi)容回顧v多級(jí)軸流壓氣機(jī)在非設(shè)計(jì)工況下級(jí)間的不協(xié)調(diào)性多級(jí)軸流壓氣機(jī)在非設(shè)計(jì)工況下級(jí)間的不協(xié)調(diào)性 若工作壓比高于設(shè)

4、計(jì)值，此時(shí)流道收縮太慢，軸向速若工作壓比高于設(shè)計(jì)值，此時(shí)流道收縮太慢，軸向速度逐級(jí)加速變小；度逐級(jí)加速變??； 若工作壓比低于設(shè)計(jì)值，此時(shí)流道收縮太快，軸向速若工作壓比低于設(shè)計(jì)值，此時(shí)流道收縮太快，軸向速度逐級(jí)加速變大。度逐級(jí)加速變大。zazzaaacAcAcAcA333222111G第第一一級(jí)級(jí)第第二二級(jí)級(jí)末末級(jí)級(jí)5上節(jié)課內(nèi)容回顧v四類非設(shè)計(jì)工況分析四類非設(shè)計(jì)工況分析zazzaacAcAcA222111Gconstpnconstccnzaza11111uccaazzazaucc 65.3 軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用5.3 軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用v應(yīng)用一：在進(jìn)行壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)

5、時(shí)，運(yùn)用相似理論來減少應(yīng)用一：在進(jìn)行壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，運(yùn)用相似理論來減少驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的功率驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的功率 。75.3 軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用1，縮型實(shí)驗(yàn)，縮型實(shí)驗(yàn)uaq，)(0)(0001aqTpKAG111111ApTGApTG211lKAAGGv所需實(shí)驗(yàn)臺(tái)功率、轉(zhuǎn)速的變化所需實(shí)驗(yàn)臺(tái)功率、轉(zhuǎn)速的變化（1 1）確定相比較的對(duì)象；（）確定相比較的對(duì)象；（2 2）相似準(zhǔn)則的選取；）相似準(zhǔn)則的選?。唬? 3）確定相比較的截面。）確定相比較的截面。*1TDnKulkDDnn1111*1TDnKTDnK85.3 軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用2，進(jìn)口節(jié)流法實(shí)驗(yàn)，進(jìn)口節(jié)流法實(shí)驗(yàn)1111pTGp

6、TG*1*1PPGG000/,/TnpTGv另一種減少實(shí)驗(yàn)壓氣機(jī)消耗功率的辦法是關(guān)小壓氣另一種減少實(shí)驗(yàn)壓氣機(jī)消耗功率的辦法是關(guān)小壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置中的進(jìn)氣節(jié)流閥，使進(jìn)入壓氣機(jī)的氣體總機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置中的進(jìn)氣節(jié)流閥，使進(jìn)入壓氣機(jī)的氣體總壓降低，從而減少流量，減少消耗功率。壓降低，從而減少流量，減少消耗功率。（1 1）確定相比較的對(duì)象；（）確定相比較的對(duì)象；（2 2）相似準(zhǔn)則的選??；）相似準(zhǔn)則的選?。唬? 3）確定相比較的截面。）確定相比較的截面。95.3 軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用例題例題1、 風(fēng)扇風(fēng)扇/壓氣機(jī)縮型實(shí)驗(yàn)壓氣機(jī)縮型實(shí)驗(yàn)v所設(shè)計(jì)的戰(zhàn)斗機(jī)用小涵道比風(fēng)扇，在標(biāo)準(zhǔn)海平面大氣所設(shè)計(jì)的戰(zhàn)斗機(jī)用小涵道比風(fēng)扇

7、，在標(biāo)準(zhǔn)海平面大氣條件下，風(fēng)扇流量為條件下，風(fēng)扇流量為105kg/s，風(fēng)扇壓比為，風(fēng)扇壓比為2.2，效率為，效率為0.88，風(fēng)扇直徑，風(fēng)扇直徑900mm，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)速為n=10500r/min。v（1）進(jìn)行縮型實(shí)驗(yàn)研究，相似準(zhǔn)則必須滿足哪些？）進(jìn)行縮型實(shí)驗(yàn)研究，相似準(zhǔn)則必須滿足哪些？v（2）如果實(shí)驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力功率最大僅能提供）如果實(shí)驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力功率最大僅能提供2000千瓦，按千瓦，按多少縮型比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究比較適宜？多少縮型比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究比較適宜？v（3）實(shí)驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力必須達(dá)到的轉(zhuǎn)速是多少？）實(shí)驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力必須達(dá)到的轉(zhuǎn)速是多少？105.3 軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用求解：求解：v（1）幾何尺寸有變化，因此其相似準(zhǔn)

8、則應(yīng)是）幾何尺寸有變化，因此其相似準(zhǔn)則應(yīng)是5tt102/DURe/adkLGPKWRTkkGkk8717/ ) 1(11*1uaq，)(0111260/12RTkknDRTkkUu1110)(PKATGqa同時(shí)必須滿足雷諾數(shù)大于同時(shí)必須滿足雷諾數(shù)大于2105（2）原型所需耗費(fèi)的功率為：）原型所需耗費(fèi)的功率為：115.3 軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用求解：求解：（2）縮型所需耗費(fèi)的功率為：）縮型所需耗費(fèi)的功率為：KWRTkkGPkk2000/ ) 1( 11*1uMa211lkAAGG1 . 2lklttkDDnnrpmn22050（3）實(shí)驗(yàn)臺(tái)所需達(dá)到的轉(zhuǎn)速：）實(shí)驗(yàn)臺(tái)所需達(dá)到的轉(zhuǎn)速：滿足滿足 的相似

9、條件的相似條件12第五章 軸流壓氣機(jī)性能特性例題例題2、 進(jìn)口節(jié)流法進(jìn)口節(jié)流法v若例題若例題1中實(shí)驗(yàn)臺(tái)的縮型比采用中實(shí)驗(yàn)臺(tái)的縮型比采用1:2，其動(dòng)力源功率，其動(dòng)力源功率仍然滿足不了縮型實(shí)驗(yàn)的要求，此時(shí)采用進(jìn)口節(jié)流仍然滿足不了縮型實(shí)驗(yàn)的要求，此時(shí)采用進(jìn)口節(jié)流法的相似準(zhǔn)則是什么？進(jìn)口總壓下降法的相似準(zhǔn)則是什么？進(jìn)口總壓下降10%的時(shí)候?qū)嵉臅r(shí)候?qū)嶒?yàn)臺(tái)實(shí)際消耗功率是多少？驗(yàn)臺(tái)實(shí)際消耗功率是多少？135.3 軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用求解：求解：（1）在幾何尺寸不變時(shí)，節(jié)流法的相似準(zhǔn)則是：）在幾何尺寸不變時(shí)，節(jié)流法的相似準(zhǔn)則是：kkkkRTkkGP/ ) 1(111節(jié)流節(jié)流00/ pTG0/TnKWKWP

10、19614/87179 . 0節(jié)流 （2）節(jié)流后所需耗費(fèi)的功率為：）節(jié)流后所需耗費(fèi)的功率為：（3）校驗(yàn)雷諾數(shù)的大?。。┬ｒ?yàn)雷諾數(shù)的大?。?45.3 軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用v應(yīng)用二：在性能優(yōu)異的原型壓氣機(jī)上，運(yùn)用相似理論應(yīng)用二：在性能優(yōu)異的原型壓氣機(jī)上，運(yùn)用相似理論來進(jìn)行縮放、加零級(jí)設(shè)計(jì)來進(jìn)行縮放、加零級(jí)設(shè)計(jì) 。1，利用好的原型壓氣機(jī)進(jìn)行縮放設(shè)計(jì)，利用好的原型壓氣機(jī)進(jìn)行縮放設(shè)計(jì)v一臺(tái)性能良好的多級(jí)壓氣機(jī)可以按相似準(zhǔn)則進(jìn)一臺(tái)性能良好的多級(jí)壓氣機(jī)可以按相似準(zhǔn)則進(jìn)行放大或縮小，應(yīng)用到所需要的新機(jī)種中去。行放大或縮小，應(yīng)用到所需要的新機(jī)種中去。v對(duì)于實(shí)驗(yàn)研究中的高性能新型壓氣機(jī)進(jìn)行放大（由于對(duì)于實(shí)驗(yàn)研

11、究中的高性能新型壓氣機(jī)進(jìn)行放大（由于實(shí)驗(yàn)壓氣機(jī)尺寸多半較?。┚涂蓱?yīng)用于新機(jī)種實(shí)驗(yàn)壓氣機(jī)尺寸多半較小）就可應(yīng)用于新機(jī)種。155.3 軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用2，壓氣機(jī)，壓氣機(jī)“加零級(jí)加零級(jí)”設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v所依賴的相似準(zhǔn)則所依賴的相似準(zhǔn)則*11*11G TGTPP*11nnTT在什么截面上應(yīng)用上述相似準(zhǔn)則？在什么截面上應(yīng)用上述相似準(zhǔn)則？165.3 軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用例題例題3、 壓氣機(jī)加零級(jí)設(shè)計(jì)壓氣機(jī)加零級(jí)設(shè)計(jì)v我院研制的我院研制的WP11的原型為美國的原型為美國J69發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)由一級(jí)軸流壓氣機(jī)和一級(jí)離心壓氣機(jī)組成，其軸流壓氣由一級(jí)軸流壓氣機(jī)和一級(jí)離心壓氣機(jī)組成，其軸流壓氣

12、機(jī)是在原法國產(chǎn)小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)是在原法國產(chǎn)小型發(fā)動(dòng)機(jī)Marbore2上上“加零級(jí)加零級(jí)”而而來。來。v“加零級(jí)加零級(jí)”設(shè)計(jì)的相似準(zhǔn)則是什么？設(shè)計(jì)的相似準(zhǔn)則是什么？v如果要把如果要把WP11改為小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，請(qǐng)問在標(biāo)準(zhǔn)大改為小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，請(qǐng)問在標(biāo)準(zhǔn)大氣進(jìn)口條件下，若新的氣進(jìn)口條件下，若新的“零級(jí)零級(jí)” 級(jí)壓比為級(jí)壓比為2.0、效率為、效率為0.88時(shí)，原壓氣機(jī)級(jí)轉(zhuǎn)速提升多少？內(nèi)涵空氣流量能增時(shí)，原壓氣機(jī)級(jí)轉(zhuǎn)速提升多少？內(nèi)涵空氣流量能增大多少？大多少？175.3 軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用求解：求解：v（1） “加零級(jí)加零級(jí)”設(shè)計(jì)的相似準(zhǔn)則是設(shè)計(jì)的相似準(zhǔn)則是*11*11G TGTPP*11nnTT0

13、0/ pTG0/Tn在什么截面上應(yīng)用如下等式？在什么截面上應(yīng)用如下等式？問：是否滿足雷諾數(shù)大于問：是否滿足雷諾數(shù)大于2105？185.3 軸流壓氣機(jī)相似準(zhǔn)則的應(yīng)用求解：求解：（2）“零級(jí)零級(jí)”后的總溫為：后的總溫為：KTTTkk351/ ) 1(11*11*11nnTTnn104. 1GG81. 1*11*11G TGTPP滿足相似準(zhǔn)則所需達(dá)到的新轉(zhuǎn)速、流量：滿足相似準(zhǔn)則所需達(dá)到的新轉(zhuǎn)速、流量：195.4 壓氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)5.4 壓氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)壓氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)v不穩(wěn)定工況的分類不穩(wěn)定工況的分類v壓氣機(jī)非穩(wěn)定工況可以分為兩大類。第一類屬于氣壓氣機(jī)非穩(wěn)定工況可以分為兩大類

14、。第一類屬于氣動(dòng)彈性現(xiàn)象，這時(shí)葉片的振動(dòng)屬于自激振動(dòng)，這種現(xiàn)動(dòng)彈性現(xiàn)象，這時(shí)葉片的振動(dòng)屬于自激振動(dòng)，這種現(xiàn)象被稱之為顫振。這種現(xiàn)象不在這里介紹。象被稱之為顫振。這種現(xiàn)象不在這里介紹。v第二類是單純氣動(dòng)現(xiàn)象，它也會(huì)激發(fā)葉片的振動(dòng)，但第二類是單純氣動(dòng)現(xiàn)象，它也會(huì)激發(fā)葉片的振動(dòng)，但這種葉片振動(dòng)性質(zhì)屬于他激振動(dòng)。這種葉片振動(dòng)性質(zhì)屬于他激振動(dòng)。v第二類非穩(wěn)定工況又分為兩種：一是旋轉(zhuǎn)失速或稱旋第二類非穩(wěn)定工況又分為兩種：一是旋轉(zhuǎn)失速或稱旋轉(zhuǎn)分離；另一種是喘振現(xiàn)象。二者既有差別又有聯(lián)系。轉(zhuǎn)分離；另一種是喘振現(xiàn)象。二者既有差別又有聯(lián)系。205.4 壓氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)一，旋轉(zhuǎn)失速一，旋轉(zhuǎn)失速當(dāng)轉(zhuǎn)速一定而空

15、氣流量減少時(shí)，就會(huì)引起轉(zhuǎn)子動(dòng)葉攻角當(dāng)轉(zhuǎn)速一定而空氣流量減少時(shí)，就會(huì)引起轉(zhuǎn)子動(dòng)葉攻角的增加?？諝饬髁繙p少到一定程度就能觀察到不穩(wěn)定流動(dòng)，的增加。空氣流量減少到一定程度就能觀察到不穩(wěn)定流動(dòng)，同時(shí)壓氣機(jī)發(fā)出特殊叫聲，振動(dòng)也增大。在轉(zhuǎn)子后測得的同時(shí)壓氣機(jī)發(fā)出特殊叫聲，振動(dòng)也增大。在轉(zhuǎn)子后測得的流場表明，有一個(gè)或多個(gè)低速氣流區(qū)以某一轉(zhuǎn)速沿動(dòng)葉旋流場表明，有一個(gè)或多個(gè)低速氣流區(qū)以某一轉(zhuǎn)速沿動(dòng)葉旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這種非穩(wěn)定工況被稱為旋轉(zhuǎn)失速。轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這種非穩(wěn)定工況被稱為旋轉(zhuǎn)失速。215.4 壓氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)v 旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象的經(jīng)典解釋 率先出現(xiàn)分離區(qū)的葉片前面出現(xiàn)了明顯的氣流阻塞現(xiàn)象，率先出現(xiàn)分離區(qū)的

16、葉片前面出現(xiàn)了明顯的氣流阻塞現(xiàn)象，受阻滯的氣流區(qū)使周圍的流動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而引起左面葉受阻滯的氣流區(qū)使周圍的流動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而引起左面葉片攻角增大并分離，同時(shí)引起右面葉片的攻角減小并解除片攻角增大并分離，同時(shí)引起右面葉片的攻角減小并解除分離，因而分離區(qū)相對(duì)于葉片排向左傳播，即相對(duì)轉(zhuǎn)子葉分離，因而分離區(qū)相對(duì)于葉片排向左傳播，即相對(duì)轉(zhuǎn)子葉片按照葉片旋轉(zhuǎn)方向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。片按照葉片旋轉(zhuǎn)方向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 站在絕對(duì)坐標(biāo)系上觀察，旋轉(zhuǎn)失速團(tuán)以比壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速為低站在絕對(duì)坐標(biāo)系上觀察，旋轉(zhuǎn)失速團(tuán)以比壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速為低的速度，和壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相同作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。的速度，和壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相同作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 225.4 壓

17、氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)v 失速的不同類型 有些情況下，失速團(tuán)會(huì)貫穿整個(gè)葉高，這時(shí)，失速團(tuán)通常有些情況下，失速團(tuán)會(huì)貫穿整個(gè)葉高，這時(shí)，失速團(tuán)通常只有一個(gè)。這樣的失速形態(tài)一般發(fā)展為突變性失速。突變只有一個(gè)。這樣的失速形態(tài)一般發(fā)展為突變性失速。突變型失速較多地產(chǎn)生在輪轂比較大的壓氣機(jī)中，由于葉片短，型失速較多地產(chǎn)生在輪轂比較大的壓氣機(jī)中，由于葉片短，旋轉(zhuǎn)失速一旦產(chǎn)生就可能波及整個(gè)葉高旋轉(zhuǎn)失速一旦產(chǎn)生就可能波及整個(gè)葉高 。 有時(shí)，失速團(tuán)有多個(gè)，但每個(gè)失速團(tuán)都沒有貫穿葉高。其有時(shí)，失速團(tuán)有多個(gè)，但每個(gè)失速團(tuán)都沒有貫穿葉高。其失速形式稱為部分展向失速。在一定的條件下，漸進(jìn)型失失速形式稱為部分展向失速。在一

18、定的條件下，漸進(jìn)型失速也可以發(fā)展為突變型失速。速也可以發(fā)展為突變型失速。 235.4 壓氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)旋轉(zhuǎn)失速的主要特征：旋轉(zhuǎn)失速的主要特征：v 旋轉(zhuǎn)失速時(shí)，失速團(tuán)沿壓氣機(jī)周向運(yùn)動(dòng)，造成周向不均勻流旋轉(zhuǎn)失速時(shí)，失速團(tuán)沿壓氣機(jī)周向運(yùn)動(dòng)，造成周向不均勻流動(dòng)，流場是非軸對(duì)稱的；動(dòng)，流場是非軸對(duì)稱的；v 漸進(jìn)型失速時(shí)，隨流量降低，壓氣機(jī)的壓升逐漸減?。粷u進(jìn)型失速時(shí)，隨流量降低，壓氣機(jī)的壓升逐漸減??；v 突變型失速時(shí)，壓升會(huì)發(fā)生突然的下降；突變型失速時(shí)，壓升會(huì)發(fā)生突然的下降；v 旋轉(zhuǎn)失速時(shí)，其氣流脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)振幅與流路容積特性無旋轉(zhuǎn)失速時(shí)，其氣流脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)振幅與流路容積特性無關(guān)，主要取決于

19、壓氣機(jī)的工況（軸向速度和轉(zhuǎn)速）。關(guān)，主要取決于壓氣機(jī)的工況（軸向速度和轉(zhuǎn)速）。v 危害：頻率高、強(qiáng)度大，葉片疲勞斷裂。危害：頻率高、強(qiáng)度大，葉片疲勞斷裂。-0.50.00.51.01.52.02.53.03.5-3000-2000-100001000200030004000-0.50.00.51.01.52.02.53.03.5-3000-2000-100001000200030004000t 50 Hz Low Pass Filter on stall3_05315stall_pointPstj 05-3-15 (Channel)245.4 壓氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)喘振喘振v什么樣的不穩(wěn)定現(xiàn)

20、象屬于喘振？什么樣的不穩(wěn)定現(xiàn)象屬于喘振？v壓氣機(jī)的一類氣動(dòng)失穩(wěn)現(xiàn)象，其流量和壓升具有周壓氣機(jī)的一類氣動(dòng)失穩(wěn)現(xiàn)象，其流量和壓升具有周期性的高振幅振蕩，時(shí)而體現(xiàn)為非失速的正常流動(dòng)，期性的高振幅振蕩，時(shí)而體現(xiàn)為非失速的正常流動(dòng)，時(shí)而表現(xiàn)為低流量低壓升的失速流動(dòng)。時(shí)而表現(xiàn)為低流量低壓升的失速流動(dòng)。v喘振發(fā)生的物理機(jī)理喘振發(fā)生的物理機(jī)理v流量減少，攻角增大，葉背全展向分離；流量減少，攻角增大，葉背全展向分離；v進(jìn)出口流量調(diào)節(jié)的不匹配進(jìn)出口流量調(diào)節(jié)的不匹配v出口高反壓的管路環(huán)境出口高反壓的管路環(huán)境v由于氣流分離導(dǎo)致的增壓能力的喪失，產(chǎn)生周期性的由于氣流分離導(dǎo)致的增壓能力的喪失，產(chǎn)生周期性的倒流、解除分離、

21、正常流動(dòng)、分離、再倒流的循環(huán)過程。倒流、解除分離、正常流動(dòng)、分離、再倒流的循環(huán)過程。255.4 壓氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)喘振的主要特征喘振的主要特征v壓氣機(jī)出口總壓和流量大幅度的波動(dòng)；壓氣機(jī)出口總壓和流量大幅度的波動(dòng)；v壓氣機(jī)內(nèi)部形成逆向的軸向流動(dòng)；壓氣機(jī)內(nèi)部形成逆向的軸向流動(dòng)；v發(fā)出音調(diào)低而沉悶的放炮聲；發(fā)出音調(diào)低而沉悶的放炮聲；v非常強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)；轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。非常強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)；轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。 v喘振時(shí)，其氣流脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)振幅與流路容積特性喘振時(shí)，其氣流脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)振幅與流路容積特性相關(guān)，頻率低、強(qiáng)度大。相關(guān)，頻率低、強(qiáng)度大。v只要具備一定的出口高反壓管路系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)失速基本只要具備一定

22、的出口高反壓管路系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)失速基本上會(huì)成為喘振的前奏。上會(huì)成為喘振的前奏。265.4 壓氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)失速裕度的定義失速裕度的定義v流量穩(wěn)定裕度流量穩(wěn)定裕度v增壓比穩(wěn)定裕度增壓比穩(wěn)定裕度v綜合穩(wěn)定裕度的定義綜合穩(wěn)定裕度的定義/.1100%/ssddGS MGv對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的壓氣機(jī)，一般情況，在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的壓氣機(jī)，一般情況，在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下，壓氣機(jī)失速裕度應(yīng)為壓氣機(jī)失速裕度應(yīng)為1520%左右。左右。275.4 壓氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)壓氣機(jī)擴(kuò)穩(wěn)措施簡介壓氣機(jī)擴(kuò)穩(wěn)措施簡介（1）氣動(dòng)設(shè)計(jì)中的擴(kuò)穩(wěn)措施）氣動(dòng)設(shè)計(jì)中的擴(kuò)穩(wěn)措施v重點(diǎn)是考慮多級(jí)壓氣機(jī)的前面級(jí)和后面級(jí)重點(diǎn)是考慮多級(jí)壓

23、氣機(jī)的前面級(jí)和后面級(jí)v第一級(jí)動(dòng)葉寬弦設(shè)計(jì)、機(jī)匣處理設(shè)計(jì)、大稠度第一級(jí)動(dòng)葉寬弦設(shè)計(jì)、機(jī)匣處理設(shè)計(jì)、大稠度v末級(jí)寬弦設(shè)計(jì)、大稠度、端彎設(shè)計(jì)、組合葉柵末級(jí)寬弦設(shè)計(jì)、大稠度、端彎設(shè)計(jì)、組合葉柵v各級(jí)設(shè)計(jì)攻角的限制各級(jí)設(shè)計(jì)攻角的限制v其它氣動(dòng)設(shè)計(jì)措施：如邊界層吸附等。其它氣動(dòng)設(shè)計(jì)措施：如邊界層吸附等。 285.4 壓氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)v（2）壓氣機(jī)中間級(jí)放氣）壓氣機(jī)中間級(jí)放氣295.4 壓氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)v（3）可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)流葉片和靜子葉片）可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)流葉片和靜子葉片 30第五章 軸流壓氣機(jī)性能特性v（4）雙轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)工作原理）雙轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)工作原理 315.4 壓氣機(jī)的不穩(wěn)定工況與擴(kuò)穩(wěn)雙轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)的工作原理雙轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)的工作原理v壓氣機(jī)的情況壓氣機(jī)的情況v在低換算轉(zhuǎn)速下工作時(shí)，壓氣機(jī)的前面級(jí)正攻在低換算轉(zhuǎn)速下工作時(shí)，壓氣機(jī)的前面級(jí)正攻角增大而后面級(jí)攻角減小，可能出現(xiàn)前喘后堵