壓氣機(jī)性能試驗(yàn)報(bào)告-第11組

PAGE實(shí)驗(yàn)名稱壓氣機(jī)性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)掌握軸流壓氣機(jī)內(nèi)流動(dòng)、加功增壓原理和特性；2)熟悉壓氣機(jī)氣動(dòng)參數(shù)測(cè)量和計(jì)算方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、性能測(cè)試中的氣動(dòng)參數(shù)測(cè)量與速度三角形一臺(tái)壓氣機(jī)在設(shè)計(jì)完成后，組裝到核心機(jī)之前一定要經(jīng)過(guò)部件試驗(yàn)的驗(yàn)證。達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的才能進(jìn)行組裝。這部分試驗(yàn)內(nèi)容稱之為壓氣機(jī)的性能測(cè)試。其中最主要的性能參數(shù)集中反映在流量、壓比和效率這幾個(gè)參數(shù)上。為了能夠繪制速度三角形，本次試驗(yàn)要求在設(shè)計(jì)和近失速這兩個(gè)特征狀態(tài)下，測(cè)量如下氣動(dòng)參數(shù)：流量管靜壓、轉(zhuǎn)子進(jìn)出口外壁靜壓、靜子出口外壁靜壓、轉(zhuǎn)子進(jìn)出口和靜子出口平均半徑處的總壓、轉(zhuǎn)子出口平均半徑處的氣流偏角以及其它必要的輔助參數(shù)。圖2.1壓氣機(jī)特性曲線2、額定折合轉(zhuǎn)速下壓氣機(jī)特性曲線圖2.1壓氣機(jī)特性曲線壓氣機(jī)的性能用特性曲線來(lái)表示。對(duì)于高速壓氣機(jī)，通常的特性曲線圖為流量－總壓比圖和流量－效率圖。但對(duì)于低速壓氣機(jī)，其橫坐標(biāo)則常用流量系數(shù)來(lái)表示，而壓比可用壓升或壓升系數(shù)來(lái)表示。試驗(yàn)時(shí)首先要在流量全開(kāi)的情況下將轉(zhuǎn)速開(kāi)至待測(cè)轉(zhuǎn)速。待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后逐漸減小排氣閥關(guān)度，通過(guò)減小排氣面積來(lái)提高反壓，從而得到同一轉(zhuǎn)速下不同流量點(diǎn)的特性。當(dāng)流量減小到一定值時(shí)就會(huì)發(fā)生失速或喘振，此時(shí)應(yīng)退出失速或喘振狀態(tài)。將同一轉(zhuǎn)速下的這些測(cè)點(diǎn)連接起來(lái)就成為一條特性線。如需完整的特性圖，還應(yīng)返回大流量狀態(tài)，然后開(kāi)至其它轉(zhuǎn)速，重復(fù)這個(gè)過(guò)程。圖2.1為某低速壓氣機(jī)額定轉(zhuǎn)速下的特性曲線示意圖。三、實(shí)驗(yàn)裝置1、壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)如圖2.2所示，實(shí)驗(yàn)臺(tái)為一排動(dòng)葉和一排靜葉組成的單級(jí)軸流壓氣機(jī)，可增加葉片排數(shù)，擴(kuò)展為雙級(jí)相同級(jí)或三級(jí)相同級(jí)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)可移動(dòng)，壓氣機(jī)進(jìn)口流場(chǎng)均勻，空氣流量可微調(diào)。氣流通道外徑500mm，內(nèi)徑375mm（輪轂比0.75），通道平直，可改變?nèi)~片安裝角和動(dòng)靜葉排間軸向間隙。額定轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分，最高轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，可調(diào)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性2轉(zhuǎn)/分。2、測(cè)試系統(tǒng)圖2.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖2.3為本壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的配套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)采集處理，可測(cè)氣流參數(shù)：空氣流量，動(dòng)葉進(jìn)口、動(dòng)靜葉排間和靜葉出口三個(gè)截面上外壁氣流靜壓和氣流總壓、靜壓、速度及偏角沿葉高分布，級(jí)溫升。流量測(cè)量精度1%，壓升（或壓比）測(cè)量精度1%，效率測(cè)量精度3%。氣動(dòng)參數(shù)的測(cè)點(diǎn)位置詳見(jiàn)圖2.2。四、實(shí)驗(yàn)步驟1）根據(jù)當(dāng)時(shí)的大氣溫度，算出換算轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，啟動(dòng)后平緩加速到該轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)/分；運(yùn)行過(guò)程中，視大氣溫度變化，隨時(shí)修正轉(zhuǎn)速；2）按下列排氣閥關(guān)度次序逐一測(cè)量各流量狀態(tài)下的各項(xiàng)參數(shù)： 閥門關(guān)度(mm)：12、22、30、37、42、45、48、49、50、60、70、50、42、37、303）測(cè)量參數(shù)：（1）流量管靜壓（表壓）；（2）轉(zhuǎn)子進(jìn)口、轉(zhuǎn)子出口和靜子出口三個(gè)截面外壁氣流靜壓（表壓）、（表壓）和（表壓）；（3）轉(zhuǎn)子進(jìn)口、轉(zhuǎn)子出口和靜子出口三個(gè)截面平均半徑處氣流總壓（表壓）、（表壓）、（表壓）和轉(zhuǎn)子出口氣流偏角（相對(duì)于軸線）；（4）轉(zhuǎn)子進(jìn)口總溫和靜子出口與轉(zhuǎn)子進(jìn)口總溫差五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析：1）填寫表2.1測(cè)量參數(shù)2）計(jì)算不同閥門關(guān)度下的各項(xiàng)性能參數(shù)（可按不可壓流計(jì)算，填寫表2.1性能參數(shù)）根據(jù)進(jìn)氣總溫（同大氣溫度，也同轉(zhuǎn)子進(jìn)口總溫）、進(jìn)氣總壓（同大氣壓力）和流量管壁面靜壓先算出流量管內(nèi)空氣軸向速度，再推算出壓氣機(jī)內(nèi)軸向速度和軸向速度系數(shù)（流量系數(shù)）。，其中：空氣密度=；、（表壓），；， ；氣體常數(shù)，287.05，流量管通道面積，0.10124壓氣機(jī)內(nèi)通道面積，0.085903轉(zhuǎn)子平均半徑切線速度，33.322；級(jí)靜壓升和靜壓升系數(shù)；級(jí)靜壓比；基于靜壓比的級(jí)效率，可取1.40=287.85,=101810,=2040轉(zhuǎn)/分，=1.23212345678910失速前失速點(diǎn)13測(cè)量參數(shù)492.1423480.5488463.0055438.3583412.7549381.2202343.9487312.6008297.997274.2573262.5892174.8876156.1043101104.2101122.7101150.6101184.9101226.8101271.8101321.4101364.3101393101425.1101440.5101412.3101430.4102880.3102883.5102945.3103024.2103071.1103121.9103174.5103204.9103220.7103222.4103237102448.8102416.5102142.3102195.4102266.9102368.2102445.8102538102638102703.4102720.6102769.3102779.7102075.5102069.1287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85ΔT*1.4527921.4656971.4855241.5140271.5444971.5833571.6314211.6739051.6944231.7288821.7463661.8926741.92853性能參數(shù)Ca33.3118932.9171932.3107531.4389930.5070429.3185127.8484426.5490525.9214924.8675524.3328219.8579118.76124Ca/Um1.0905841.0776621.0578081.0292680.9987570.9598470.9117180.8691780.8486330.8141280.7966220.650120.614216ΔP1038.0561072.671116.211183.2931218.9331266.2371316.651339.0731327.5351344.2661339.166663.2075638.7007ΔP/0.5ρUm^21.8061751.8664021.942162.0588812.1208942.20322.2909162.3299322.3098562.3389682.3300941.1539541.1113131.0102671.0106081.0110351.0116941.0120421.0125031.0129951.013211.0130931.0132541.0132011.006541.0062970.5792090.5930740.6086490.6327190.6385750.6466830.6521860.6461350.6326580.6276290.6189060.283560.26798

=287.85,=101810,=2040轉(zhuǎn)/分，=1.232141516171819202122恢復(fù)前恢復(fù)點(diǎn)2526測(cè)量參數(shù)144.8022164.7957182.4622217.3994271.4859296.8653313.4001327.7612342.7834357.7122441.3874470.7519491.2235101455.3101370.3101353.1101307.2101273101256101240.1101224.1101208.7101194.3101168.6101123.8101097.6102407.3102489.8102498.9102585.2102721.8102744.2102745.9102744.3102757.7102784.3102978102915.9102870.4102077.8102067.3102066.2102064.2102147.2102140102128.7102105.6102095.6102112.8102320.5102209.7102139.5287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85ΔT*1.9511531.9116851.8787631.8180511.7331.6960341.6727961.6531061.6329651.6133821.5104821.4767241.453809性能參數(shù)Ca18.0693119.2764420.2833922.1402824.7415925.8722226.5829727.1852127.8012228.4001631.5474332.5799233.28078Ca/Um0.5915640.6310830.6640490.7248410.8100050.847020.8702890.8900050.9101720.9297811.0328181.066621.089566ΔP622.5287696.9199713.1541757.0051874.2521883.9864888.5581881.5606886.9098918.41411151.9131085.8571041.943ΔP/0.5ρUm^21.0831741.2126121.2408591.3171581.5211631.53811.5460551.5338791.5431871.5980032.0042811.8893461.8129391.0061361.0068751.0070361.0074721.0086331.008731.0087771.0087091.0087631.0090761.0113861.0107381.0103060.2581180.2950980.3072980.3371870.4084920.4220990.4302370.4320110.4400520.4612280.6175530.5958470.581002

2.5.2數(shù)據(jù)整理及回答問(wèn)題1）畫出：設(shè)計(jì)狀態(tài)和近失速狀態(tài)轉(zhuǎn)子進(jìn)出口平均半徑速度三角形；級(jí)特性曲線。平均半徑動(dòng)靜葉柵和速度三角形設(shè)計(jì)狀態(tài)近失速狀態(tài)PAGEPAGE22）用動(dòng)量原理說(shuō)明軸流壓氣機(jī)加功原理，用柏努利方程說(shuō)明增壓原理。答：加功原理：壓氣機(jī)動(dòng)葉葉柵的運(yùn)動(dòng)方向是和它對(duì)氣體的作用力Pu方向相同的，因此表現(xiàn)為動(dòng)葉對(duì)氣體做功。由動(dòng)量定理知：氣體作用于葉片的周向分力為：，則單位質(zhì)量氣體對(duì)動(dòng)葉做的功：因此，動(dòng)葉對(duì)氣體做了功：。增壓原理：對(duì)于不可壓流有Bernoulli方程：。對(duì)于亞因葉柵，氣流以相對(duì)速度w1流入動(dòng)葉葉柵，以w2流出?？梢钥闯?，兩相鄰的葉型通道是擴(kuò)張型的，因此氣流速度降低，由Bernoulli方程知?dú)饬鲏毫ι摺６o葉葉柵通道也是擴(kuò)張的，因此同樣起到減速增壓的功能。3）軸流壓氣機(jī)中有哪些損失？體現(xiàn)在什么參數(shù)上？如何獲得轉(zhuǎn)子和靜子出口損失分布？答：軸流式壓氣機(jī)的損失包括附面層內(nèi)氣體摩擦損失、附面層分離損失、尾跡損失、尾跡與主流區(qū)摻混損失、激波損失；環(huán)壁附面層及其葉型附面層相互作用損失、徑向間隙損失、間隙渦與通道渦損失、葉面附面層潛移損失。損失主要體現(xiàn)在總壓P*以及效率η中。為獲取轉(zhuǎn)子靜子的出口損失分布可以采用在轉(zhuǎn)子及靜子后采用總壓梳測(cè)量周向的出口分布。4）解釋壓升系數(shù)（或壓比）和效率隨軸向速度系數(shù)（或流量）變化的規(guī)律。答：壓比隨空氣流量的減少，開(kāi)始逐步增加，達(dá)到最大值以后又逐漸減小，最終進(jìn)入不穩(wěn)定工況狀態(tài)。這是因?yàn)榭諝饬髁繙p少到一定程度以后，由于正攻角太大，引起葉背失速，使輪緣功不再上升，而且流動(dòng)損失劇增，是壓比減小，當(dāng)正攻角超過(guò)某一個(gè)臨界值得時(shí)候，葉背分離擴(kuò)展至整個(gè)通道，壓氣機(jī)