葉片機(jī)原理教學(xué)課件C35

1、 葉輪機(jī)原理與設(shè)計(jì) 飛行器動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)教研室ZZIA 授課教師：馬震宇第1頁(yè)，共76頁(yè)。航空葉片機(jī)原理 楚武利,劉前智,胡春波 主編 西北工業(yè)大學(xué)出版社， 2009年。 作者：楚武利，1987年西安交大 碩士畢業(yè)后到西工大任教，教授， 博導(dǎo)，獲部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)兩項(xiàng)， 獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利多項(xiàng)。在國(guó)內(nèi)外 重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文50多篇 ，被SCI、EI收錄30多篇。 教 材：ZZIA第2頁(yè)，共76頁(yè)。 參考書(shū) 航空葉片機(jī)原理胡駿，吳鐵鷹，曹人靖 主編國(guó)防工業(yè)出版社，2006年。作者：胡駿，1984年南航碩士畢業(yè)留校任教，教授，博導(dǎo)，主要從事葉輪機(jī)非定常流基礎(chǔ)理論和應(yīng)用基礎(chǔ)理論方面的研究，獲省部級(jí)科研二等

2、獎(jiǎng)二項(xiàng)，出版專(zhuān)著兩部。名言：“個(gè)人實(shí)在是太渺小了，能做的事也極其有限。要想多取得一點(diǎn)成績(jī)，只有踏踏實(shí)實(shí)地干。” ZZIA第3頁(yè)，共76頁(yè)。 五、壓氣機(jī)基元級(jí)的氣動(dòng)設(shè)計(jì) 要按照給定的設(shè)計(jì)條件和要求，確定得出基元級(jí)速度三角形，進(jìn)而配置相應(yīng)的合適葉柵。（不能隨意配置）。 為此，必須找出葉柵中氣流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（速度三角形與葉柵幾何參數(shù)之間的聯(lián)系。第三章 軸流壓氣機(jī)工作原理ZZIA第4頁(yè)，共76頁(yè)。 早期主要依靠葉柵模型大量系統(tǒng)吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。雖然平面葉柵模型模擬的是平面二元固定葉柵的簡(jiǎn)化流動(dòng)，但設(shè)計(jì)出的亞聲速壓氣機(jī)葉柵通常都是很成功的。 在固定葉柵風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)臺(tái)上得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，既可用于靜葉柵設(shè)計(jì)，也可用

3、于動(dòng)葉柵設(shè)計(jì)！因?yàn)槲覀冄芯康氖窍鄬?duì)動(dòng)葉柵或靜葉柵的相對(duì)流動(dòng)流場(chǎng)！第5頁(yè)，共76頁(yè)。 以下按此順序分析：確定平面葉柵幾何參數(shù)平面葉柵氣動(dòng)參數(shù)平面葉柵實(shí)驗(yàn)研究基元級(jí)平面葉柵氣動(dòng)設(shè)計(jì)1 平面（2D）葉柵幾何參數(shù) 平面葉柵 由很多形狀相同、相隔一定距離排列起來(lái)的葉型構(gòu)成。第6頁(yè)，共76頁(yè)。 （1） 葉型的基本幾何參數(shù) 中弧線（中線，AB,曲線或直線）,弦長(zhǎng)（b，直線，作特征值),最大相對(duì)厚度（ ）和相對(duì)位置（ ），最大橈度 和位置（a ) (除以b時(shí)為其相對(duì)值），前緣角（ ）和后緣角（ ），葉型彎角（ ），型面（用x-y坐標(biāo)值來(lái)表示型面曲線，凸面-葉背，吸力面；凹面-葉盆，壓力面） 分析機(jī)翼氣動(dòng)特性時(shí)

4、談翼型。對(duì)葉片機(jī)言， 以其轉(zhuǎn)軸為縱軸的圓柱面或圓錐面與葉片相切割的剖面稱(chēng)葉型。 低速翼型一般為圓頭尖尾形狀。圓頭作用：易適應(yīng)不同來(lái)流方向；尖尾的作用：減少尾部氣流分離以減少損失。第7頁(yè)，共76頁(yè)。 （2）葉柵的基本幾何參數(shù)葉型安裝角 - 葉型弦線與額線（A-A和B-B）的夾角； 葉距（柵距）t 相鄰兩葉型沿額線方向的距離。 第8頁(yè)，共76頁(yè)。 工程設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)下面參數(shù)更方便：葉柵稠度（實(shí)度） - 弦長(zhǎng)與柵距的比；幾何進(jìn)口角 ，幾何出口角 （構(gòu)造角）。第9頁(yè)，共76頁(yè)。 壓氣機(jī)葉型設(shè)計(jì)中，通常選用氣動(dòng)力性能較好的對(duì)稱(chēng)葉型作原始（基本）葉型；然后，將原始葉型的中線彎成所需的曲線形狀；選擇合適的相對(duì)最

5、大厚度，使對(duì)稱(chēng)葉型厚度放大或縮??；最后，將放大或縮小的對(duì)稱(chēng)葉型厚度加在彎曲中線各點(diǎn)的法線方向上，并連接這些厚度點(diǎn)。這樣便設(shè)計(jì)得到了所需的葉型表面型線。第10頁(yè)，共76頁(yè)。2 平面葉柵中的氣體流動(dòng) 為運(yùn)用上述幾何參數(shù)合理設(shè)計(jì)出葉柵通道，保證實(shí)現(xiàn)預(yù)期速度三角形，需了解葉柵氣體流動(dòng)機(jī)理。 (1) 先介紹翼型繞流特點(diǎn) 當(dāng)亞音速氣體流向翼型時(shí)，翼型表面上的氣流馬赫數(shù)可以大于遠(yuǎn)前方氣流的馬赫數(shù)。隨來(lái)流M數(shù)增大，翼型表面各點(diǎn)M數(shù)也均相應(yīng)增大，且最低壓強(qiáng)點(diǎn)處氣流M數(shù)先達(dá)到1。第11頁(yè)，共76頁(yè)。 當(dāng)亞音速來(lái)流M數(shù)增大到某個(gè)值后，翼型或葉型流場(chǎng)中開(kāi)始出現(xiàn)局部超音速區(qū)，氣動(dòng)特性會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化。流場(chǎng)出現(xiàn)局部超音速區(qū)

6、的流動(dòng)，稱(chēng)跨音速流動(dòng)。 翼型上最低壓強(qiáng)點(diǎn)處流速開(kāi)始達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲贂r(shí)相應(yīng)的遠(yuǎn)前方來(lái)流馬赫數(shù)，定義為該攻角下該翼型的臨界馬赫數(shù)。第12頁(yè)，共76頁(yè)。第13頁(yè)，共76頁(yè)。第14頁(yè)，共76頁(yè)。第15頁(yè)，共76頁(yè)。 來(lái)流馬赫數(shù)繼續(xù)再增大到稍微大于1時(shí)，氣流若遇到鈍頭翼型則即在翼型前方形成脫體激波。其中，中間近似正激波后氣流變?yōu)閬喴羲?。在尾部，通常也?huì)形成兩道尾緣斜激波。第16頁(yè)，共76頁(yè)。第17頁(yè)，共76頁(yè)。（2）葉柵中的氣體流動(dòng)特點(diǎn) 以圖3-17所示的平面葉柵為例。假設(shè)此葉柵前方亞音速來(lái)流馬赫數(shù)為0.8，出口氣流馬赫數(shù)0.6，來(lái)流與葉型中弧線在前緣處的切線相平行（攻角近似于0），即近似于設(shè)計(jì)工況下的氣流

7、來(lái)流。第18頁(yè)，共76頁(yè)。 亞音速葉型前緣為小鈍圓頭。在前緣氣流分成兩股，出現(xiàn)流動(dòng)分叉點(diǎn)A，稱(chēng)為前駐點(diǎn)。A與幾何前緣點(diǎn)A不一定重合，A 隨來(lái)流情況會(huì)變化移動(dòng)而不在固定位置。 通常前緣小鈍圓頭半徑很小（曲率很大），繞其上流動(dòng)為很大的加速流動(dòng)。葉背表面氣流會(huì)加速到更大速度，某D點(diǎn)處可先達(dá)到聲速。D點(diǎn)后超聲速氣流繞葉背會(huì)產(chǎn)生一系列膨脹波而繼續(xù)加速流動(dòng)。 （虛線表示膨脹波，點(diǎn)畫(huà)線表示聲速線）。 第19頁(yè)，共76頁(yè)。 流動(dòng)到 E點(diǎn)將產(chǎn)生近似正激波，波后氣流為亞聲速，隨后其在擴(kuò)張通道中做減速流動(dòng)到尾緣。 而葉盆面在所給來(lái)流馬赫數(shù)下，通常不產(chǎn)生局部超聲速流，其流速普遍低于葉背。第20頁(yè)，共76頁(yè)。第21頁(yè)，

8、共76頁(yè)。 3 平面葉柵中的流動(dòng)損失 葉柵中流動(dòng)損失與葉型表面馬赫數(shù)分布有直接聯(lián)系，高性能葉柵設(shè)計(jì)就是要控制好葉型表面馬赫數(shù)分布規(guī)律。 實(shí)際氣體存在粘性，葉片表面會(huì)有附面層。通常，葉盆表面逆壓梯度不大，附面層不厚。但在葉背表面，流動(dòng)的逆壓梯度較大，還可能有激波出現(xiàn)。通過(guò)激波后靜壓升高很多，使附面層氣流進(jìn)一步增厚甚至分離（激波干擾誘導(dǎo)附面層分離），造成嚴(yán)重流能損失。第22頁(yè)，共76頁(yè)。 當(dāng)氣流分別由葉背和葉盆流到后緣時(shí)，兩邊附面層流匯合成葉片尾跡渦流區(qū)。葉背附面層厚，葉盆附面層薄，尾跡區(qū)不對(duì)稱(chēng)。尾跡區(qū)氣流總壓比主流區(qū)低得多，這也引起較大的流能損失。圖3-19第23頁(yè)，共76頁(yè)。 尾跡區(qū)與主流區(qū)總

9、壓和流速均不同，在葉型下游會(huì)產(chǎn)生兩者相互摻混（類(lèi)似于氣體射流現(xiàn)象），這也伴隨有流動(dòng)損失。隨流動(dòng)向下游繼續(xù)發(fā)展，尾跡區(qū)變寬，外主流區(qū)和尾跡區(qū)不均勻程度減少。 平面葉柵中流動(dòng)損失： (1）附面層內(nèi)氣流粘性摩擦損失。 (2) 附面層氣流分離損失，尤其激波附面層干擾會(huì)加重分離，使分離損失增加很多。 (3)尾跡損失。第24頁(yè)，共76頁(yè)。 （4）尾跡與主流區(qū)摻混損失（或稱(chēng)尾跡后氣流調(diào)勻損失）。 (5)氣流流過(guò)激波本身而導(dǎo)致的總壓下降（損失）。通常由激波本身導(dǎo)致的損失遠(yuǎn)較激波附面層干擾引起的損失小。 葉柵通道合理設(shè)計(jì)、來(lái)流方向與葉柵進(jìn)口幾何方向大致一致時(shí)，葉背上附面層氣流不分離，損失小，效率高。 若來(lái)流方向

10、設(shè)計(jì)不合理，葉型表面附面層會(huì)分離，損失大。 葉柵幾何參數(shù)與氣動(dòng)參數(shù)協(xié)調(diào)與否，對(duì)葉柵流動(dòng)有較大影響！圖3-19第25頁(yè)，共76頁(yè)。4 平面葉柵的氣動(dòng)特性參數(shù) 葉柵流場(chǎng)中每一點(diǎn)的流動(dòng)參數(shù)都是不同的。而通常從總體或平均意義上看，可以沿額線方向在一個(gè)柵距內(nèi)取其氣流平均值，來(lái)代表葉柵遠(yuǎn)前方和遠(yuǎn)后方完全均勻的氣流的參數(shù)。 用1-1截面表示柵前，2-2截面表示柵后，對(duì)氣動(dòng)參數(shù)標(biāo)分別以注腳“1或“2”。 描述葉柵流動(dòng)的基本氣動(dòng)參數(shù)如下(圖3-16)。第26頁(yè)，共76頁(yè)。平面葉柵這些氣動(dòng)參數(shù)之間存在有密切關(guān)系第27頁(yè)，共76頁(yè)。第28頁(yè)，共76頁(yè)。 表征來(lái)流特征的參數(shù) 表征氣動(dòng)參數(shù)與葉柵 幾何參數(shù)關(guān)系的參數(shù) 表

11、征葉柵氣動(dòng)性能的 氣動(dòng)參數(shù) 第29頁(yè)，共76頁(yè)。第30頁(yè)，共76頁(yè)。5 亞音速平面葉柵風(fēng)洞實(shí)驗(yàn) 在葉柵風(fēng)洞中，研究不同來(lái)流條件(進(jìn)口馬赫數(shù)和攻角)下，不同幾何特征葉柵氣動(dòng)性能。 第31頁(yè)，共76頁(yè)。 通常，即使在亞音速馬赫數(shù)為0.75左右時(shí)，葉柵流場(chǎng)中也會(huì)出現(xiàn)局部超聲速區(qū)，存在激波、激波-附面層干擾、附面層分離及主流區(qū)和尾跡區(qū)摻混現(xiàn)象。因此，這種復(fù)雜流動(dòng)難以完全靠計(jì)算獲得準(zhǔn)確定量結(jié)果，而需要進(jìn)行平面葉柵實(shí)驗(yàn)研究以獲得可靠數(shù)據(jù)。 (1)葉柵風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)方法第32頁(yè)，共76頁(yè)。第33頁(yè)，共76頁(yè)。 理論上，沿圓周所切得的環(huán)形葉柵展開(kāi)在平面上后，相當(dāng)于是由無(wú)限多個(gè)葉型組成的平面葉柵！因此，為足夠精確地用

12、有限個(gè)葉型的葉柵來(lái)模擬無(wú)限葉柵，葉柵模型的葉型數(shù)量一般不少于7個(gè)。第34頁(yè)，共76頁(yè)。 為減少風(fēng)洞壁面氣流附面層影響，葉片相對(duì)高度 hb通常大于2。 為進(jìn)一步減少風(fēng)洞壁面氣流附面層影響，可對(duì)壁 面附面層內(nèi)低動(dòng)能氣流進(jìn)行抽吸。此外，為減少 外界大氣擾動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)氣流的影響，可施加?xùn)藕髮?dǎo) 流板，使連接葉片的端板向后面延伸。 數(shù)據(jù)測(cè)量位置應(yīng)選在葉柵模型中間的流動(dòng)通道 和半葉高截面上，以最大限度地降低受風(fēng)洞側(cè)壁 的影響。第35頁(yè)，共76頁(yè)。 實(shí)驗(yàn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)改變來(lái)流與葉柵相對(duì)位置，從而改變氣流攻角，來(lái)流馬赫數(shù)由氣源總壓控制來(lái)改變。第36頁(yè)，共76頁(yè)。 實(shí)驗(yàn)測(cè)量記錄柵前和柵后氣流參數(shù)，可獲得葉柵氣動(dòng)性能變化

13、曲線： 通常，在來(lái)流馬赫數(shù)較低條件下(小于o.4o.6)，以上性能曲線主要隨來(lái)流攻角變化，此即稱(chēng)為平面葉柵的攻角特性曲線（常規(guī)特性）. (2)低M數(shù)下平面葉柵的攻角特性（曲線）第37頁(yè)，共76頁(yè)。 第38頁(yè)，共76頁(yè)。 在攻角不太大情況下，葉片表面為附體流動(dòng)（氣流無(wú)分離），氣流落后角=2k-2基本不變。根據(jù)公式=+i-，給定葉柵葉型彎角不變（純幾何參數(shù)），故與攻角i呈線性變化關(guān)系。 在附體流中，氣流損失基本由附面層內(nèi)粘性氣流摩擦所引起，流動(dòng)損失系數(shù)基本不變。 第39頁(yè)，共76頁(yè)。 當(dāng)攻角繼續(xù)增大到某一值時(shí)，葉型表面氣流開(kāi)始出現(xiàn)分離現(xiàn)象，落后角開(kāi)始。 =+ i - 因此，隨攻角i，增大幅度變慢，

14、流動(dòng)損失（系數(shù)）開(kāi)始增加。 當(dāng)攻角增大到某臨界攻角值時(shí)，達(dá)到最大值；繼續(xù)增大攻角，氣流便嚴(yán)重分離。第40頁(yè)，共76頁(yè)。第41頁(yè)，共76頁(yè)。 (3) 較大來(lái)流M數(shù)下葉柵 攻角特性（曲線） 當(dāng)進(jìn)口氣流馬赫數(shù)超過(guò)o.6o.7 時(shí)，它開(kāi)始對(duì)攻角特性有明顯作用。此時(shí)，對(duì)每一套葉柵，都應(yīng)有如圖3-23所示的變化曲線簇：（Ma參變量）(i自變量)圖3-23第42頁(yè)，共76頁(yè)。第43頁(yè)，共76頁(yè)。 此時(shí)，葉柵通道中會(huì)出現(xiàn)局部超聲區(qū)，出現(xiàn)激波，激波與附面層干擾加重氣流的分離。 工程上定義：發(fā)生損失系數(shù)急劇增大時(shí)所對(duì)應(yīng)的葉柵進(jìn)口來(lái)流馬赫數(shù)為臨界馬赫數(shù)，用Macr表示（ Macr 1）。 將某一葉柵在某攻角時(shí)的臨界

15、馬赫數(shù)作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證設(shè)計(jì)葉柵的進(jìn)口氣流馬赫數(shù)小于臨界馬赫數(shù)。 采用最大厚度和最大撓度位置后移的薄葉型，能提高葉型臨界馬赫數(shù)。影響葉柵攻角特性的其它因素還有雷諾數(shù)和紊流度等。第44頁(yè)，共76頁(yè)。 6 平面葉柵的額定特性 （通用特性) 圖3-24為平面葉柵的額定特性曲線，又稱(chēng)為通用特性線，是由大量幾何參數(shù)不同的葉柵實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯集而成的曲線簇，可以用來(lái)確定葉柵稠度（葉柵設(shè)計(jì)任務(wù)之一）。 第45頁(yè)，共76頁(yè)。 如：已知某基元級(jí)速度三角形動(dòng)葉流入角150，流出角2 80 。 為實(shí)現(xiàn)這一速度三角形 ，從圖3-24 中由80-5030 和 2 80 可查出：稠度值可取1.2。 若1 40 ，2仍為

16、80 ，從圖查得稠度2.5。 在額定出氣角一定時(shí)，稠度值愈大，則可實(shí)現(xiàn)額定工作氣流轉(zhuǎn)折角愈大；在稠度一定前提下，額定出氣角愈大，則可實(shí)現(xiàn)的額定氣流轉(zhuǎn)折角也即愈大！第46頁(yè)，共76頁(yè)。 額定特性線曲線族不是根據(jù)一套葉柵的實(shí)驗(yàn)結(jié)果而得到的，它是根據(jù)一系列不同幾何參數(shù)葉柵（稠度由稀到密，彎角由小到大，葉片安裝角由斜到正等）的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總而成的。 因此，圖中曲線上每一個(gè)點(diǎn)均對(duì)應(yīng)代表一套特有幾何參數(shù)的葉柵。 第47頁(yè)，共76頁(yè)。 從實(shí)現(xiàn)對(duì)氣流最大加功和擴(kuò)壓角度看，設(shè)計(jì)時(shí)希望選取 。 而從攻角特性曲線上看，最大轉(zhuǎn)角時(shí)對(duì)應(yīng)的流動(dòng)損失已經(jīng)很大，這會(huì)導(dǎo)致葉柵效率較低。此時(shí)若使攻角再增大的話，氣流轉(zhuǎn)折角將開(kāi)始

17、降低，并且損失變得更大。 鑒于此，在攻角特性曲線上選取額定設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)兼顧以上考慮，同時(shí)使葉柵還要具備一定偏離設(shè)計(jì)工況的裕度。 但是，對(duì)于一個(gè)具體葉柵來(lái)說(shuō)，偏轉(zhuǎn)角是隨攻角而變化的，那么應(yīng)將一個(gè)具體葉柵攻角特性曲線上的哪個(gè)點(diǎn)用在額定特性曲線上?第48頁(yè)，共76頁(yè)。 為此，通常在葉柵攻角特性曲線上選 點(diǎn)作為葉柵的額定工作點(diǎn)(設(shè)計(jì)工作點(diǎn)，設(shè)計(jì)點(diǎn))，并由此作額定特性曲線。 對(duì)應(yīng)于額定工作狀態(tài)的氣流參數(shù)，也通常在其右上角注以*號(hào)（不要與氣流總參數(shù)搞混?。┑?9頁(yè)，共76頁(yè)。 ，即適用于低進(jìn)口氣流馬赫數(shù)情 況，通常 。 適用于小攻角i的情況，通常 。 只能用來(lái)確定額定狀態(tài)下所需要的葉柵稠度值，絕對(duì)不能用來(lái)

18、分析偏離額定狀態(tài)工作時(shí)葉柵氣動(dòng)參數(shù)變化。 使用圖3-24所示的額定特性曲線，應(yīng)嚴(yán)格遵守如下的應(yīng)用限制條件。第50頁(yè)，共76頁(yè)。 對(duì)于常規(guī)壓氣機(jī)采用的葉型，氣流轉(zhuǎn)折角的額定值主要與稠度及額定出氣角2有關(guān)，而與葉柵其它幾何參數(shù)(葉型彎角、相對(duì)厚度等)基本無(wú)關(guān)。第51頁(yè)，共76頁(yè)。 解釋額定特性曲線變化原因 第52頁(yè)，共76頁(yè)。第53頁(yè)，共76頁(yè)。6 基元級(jí)葉柵的擴(kuò)散因子 亞音速壓氣機(jī)葉柵設(shè)計(jì)流道是擴(kuò)張形的，流動(dòng)減速增壓，因此存在逆壓力梯度，使葉片表面氣流附面層易發(fā)生分離。 若附面層出現(xiàn)嚴(yán)重分離，將使流動(dòng)損失劇增！因此，對(duì)葉柵通道擴(kuò)張程度一定要有所限制！ 如何描述壓氣機(jī)葉柵的擴(kuò)張程度? 通過(guò)定義擴(kuò)散

19、因子(簡(jiǎn)稱(chēng)D因子)這個(gè)參數(shù)，可以評(píng)定葉柵通道擴(kuò)張程度，還可作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則之一，用以控制葉片承受的氣動(dòng)負(fù)荷（載荷）。第54頁(yè)，共76頁(yè)。 柵前氣流以速度w1流過(guò)葉背時(shí)，首先加速到最大速度wmax，然后減速到柵后速度w2 , 從最大速度點(diǎn)至后緣存在很大逆壓（反壓）梯度。葉柵流動(dòng)損失劇增主要原因就是葉背上氣流附面層分離。第55頁(yè)，共76頁(yè)。 采用擴(kuò)散因子的目的：用簡(jiǎn)單方法把逆壓梯度表達(dá)出來(lái)，建立起葉柵幾何形狀參數(shù)、氣動(dòng)力參數(shù)與逆壓梯度之間的關(guān)聯(lián)。 葉背氣流擴(kuò)壓 葉背氣流減速 因此，通過(guò)使用速度參數(shù)來(lái)間接表征擴(kuò)壓程度及定義擴(kuò)散因子D，可便于直接與速度三角形參數(shù)和葉柵稠度值聯(lián)系起來(lái)。 最大速度降數(shù)值 （等

20、效表征了最大逆壓程度）第56頁(yè)，共76頁(yè)。 一般情況下，wmax的值很難準(zhǔn)確確定。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)： 第57頁(yè)，共76頁(yè)。進(jìn)行簡(jiǎn)化可得： 實(shí)際應(yīng)用中，采用出現(xiàn)w1參數(shù)的表達(dá)式，更便于計(jì)算和分析，又定義D為：第58頁(yè)，共76頁(yè)。 由此看出D因子物理含義：表征相對(duì)氣流流過(guò)葉柵過(guò)程的相對(duì)擴(kuò)壓幅度。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，動(dòng)葉葉尖處葉型的D因子值不應(yīng)超過(guò)o.4，否則會(huì)導(dǎo)致較大損失; 動(dòng)葉沿葉高的其它部位葉型以及靜葉葉型的D因子值不宜大于o.6，不然也會(huì)導(dǎo)致葉柵擴(kuò)壓效能下降。 第59頁(yè)，共76頁(yè)。 提醒：擴(kuò)散因子D對(duì)低速流基元葉柵（動(dòng)葉+靜葉）和高速流葉柵都是適用的。葉背附面層氣流分離由逆壓梯度造成，故只要

21、控制了葉背氣動(dòng)負(fù)荷增長(zhǎng)的程度(擴(kuò)壓的過(guò)程和幅度)，就可避免葉片相對(duì)流動(dòng)粘性附面層分離。 設(shè)計(jì)中，只要給定或選定了許用的D因子數(shù)值，即可用以上公式確定低速或高速流葉柵的稠度值。第60頁(yè)，共76頁(yè)。8 基元級(jí)葉柵的構(gòu)型設(shè)計(jì) 根據(jù)基元級(jí)速度三角形及平面葉柵實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及應(yīng)考慮的其它影響因素，確定得出平面葉柵的全部幾何參數(shù)，從而得到所設(shè)計(jì)的葉型和葉柵。第61頁(yè)，共76頁(yè)。 在以上確定了葉柵的稠度、葉型彎角(先選定好攻角)、葉型進(jìn)口幾何角和出口幾何角等幾個(gè)特征參數(shù)后，葉柵的其它不少參數(shù)還有待確定，主要是葉型型面等幾何參數(shù)，以下對(duì)此簡(jiǎn)要介紹。 （1）葉型的選擇第62頁(yè)，共76頁(yè)。第63頁(yè)，共76頁(yè)。 未彎曲

22、之前的對(duì)稱(chēng)葉型（或翼型）稱(chēng)為原始葉型(基準(zhǔn)葉型，基本葉型)。 在壓氣機(jī)葉柵設(shè)計(jì)中，首先要根據(jù)給定要求選定原始基準(zhǔn)葉型。亞聲速壓氣機(jī)常用的有三種原始葉型，表3-1給出這三種基準(zhǔn)葉型的型面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，其中厚度分布(Y坐標(biāo)) 是對(duì)稱(chēng)的，故只給出半個(gè)厚度的值（即y值）（它們的厚度分布規(guī)律是不同的，有的前部“胖”一些，有的前部“瘦”一點(diǎn)）。 目前亞聲速壓氣機(jī)中采用的葉型都是基于對(duì)稱(chēng)的飛機(jī)機(jī)翼的翼型（或薄翼螺旋槳葉型），按一定要求進(jìn)行彎曲而形成的。第64頁(yè)，共76頁(yè)。第65頁(yè)，共76頁(yè)。 通過(guò)平面葉柵吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)性能(臨界馬赫數(shù)等)影響大的幾何參數(shù)有： 葉型最大相對(duì)厚度值及其位置，中弧線的最大相對(duì)撓

23、度值及位置，原始葉型的厚度值分布情況等。 應(yīng)該根據(jù)葉柵進(jìn)口馬赫數(shù)的數(shù)值，來(lái)考慮上述參數(shù)的選擇和確定。 最大相對(duì)厚度值愈大，葉柵臨界馬赫數(shù)愈小，反之臨界馬赫數(shù)越愈大。亞聲速級(jí)壓氣機(jī)常用的三種原始葉型: C-4，NACA65-010，BC-6，它們最大相對(duì)厚度都為10。第66頁(yè)，共76頁(yè)。 因此，在強(qiáng)度和工藝許可條件下，應(yīng)盡量選擇薄一些的葉型，以獲得較高的來(lái)流臨界馬赫數(shù)，能夠得以在更寬的亞音速范圍內(nèi)工作和使用。 由于葉型最大厚度直接影響葉片的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，尤其動(dòng)葉的葉根，因此必須綜合考慮來(lái)選定最大厚度。 動(dòng)葉葉尖相對(duì)氣流馬赫數(shù)通常較高，其葉型的最大厚度應(yīng)選取較小的值。第67頁(yè)，共76頁(yè)。 葉型最

24、大厚度截面位置相對(duì)靠后一些，能提高葉柵臨界馬赫數(shù)，適作高亞聲速葉型。 葉型最大相對(duì)撓度越大，葉型彎角即越大，葉柵的臨界馬赫數(shù)便越小。第68頁(yè)，共76頁(yè)。 攻角的選取非常重要！它直接影響到效率和失速裕度，其選取主要以實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)做綜合考慮： 對(duì)葉高位置不同處的基元葉柵及所選用原始葉型的不同，通常來(lái)流攻角應(yīng)選取不同的值！ 對(duì)基元葉柵的動(dòng)葉和靜葉，其采用攻角的大小也是有差別的！ 選取工作攻角時(shí)，不能只追求設(shè)計(jì)點(diǎn)性能最佳，必須兼顧壓氣機(jī)非設(shè)計(jì)工況性能和穩(wěn)定性。 選擇攻角值時(shí)，還應(yīng)考慮三元流影響效應(yīng)。（2）攻角的選擇和落后角的確定第69頁(yè)，共76頁(yè)。 落后角的確定也很重要！它不僅影響到葉柵加功和擴(kuò)壓，而且還影響下一排葉柵氣流流入角。 以大量平面葉柵吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，整理得出二元葉