平面葉柵特性ppt課件

1、葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用 我們已經(jīng)對壓氣機(jī)基元級的工作原理作了分析，得到了基元級速度三角形。接下來的問題是如何設(shè)計正確的葉柵幾何形狀，使之在盡可能小的損失的情況下，實(shí)現(xiàn)氣流的設(shè)計流動過程，得到性能良好的基元級。本章的主要內(nèi)容包括：1、葉型和平面葉柵的幾何參數(shù)2、平面葉柵的氣動參數(shù)3、平面葉柵的實(shí)驗(yàn)研究4、葉柵效率及受力分析1；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用2；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用3；.葉型和平面葉柵的幾何參數(shù)葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用一、葉型的幾何參數(shù) 平面葉柵是由很多個幾何形狀相同并按照一

2、定要求和相隔一定距離排列起來的葉型組成的，現(xiàn)討論由哪些幾何參數(shù)來確定葉型。4；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用5；.1、 中弧線： 葉型內(nèi)切圓中心的聯(lián)線為中弧線，簡稱中線。2、弦長b： 中弧線與葉型型線的前后緣分別相交于A和B。A和B兩點(diǎn)連線叫弦，弦的長度以b表示，簡稱弦長。3、最大撓度（fmax）及其相對位置： 中線到弦的最大距離稱為中弧線的最大撓度，此點(diǎn)距前緣的距離為a。葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用6；.4、最大相對厚度及其相對位置e： 葉型的最大厚度用cmax表示，它與前緣的距離為e，應(yīng)該用相對值來表示它們的特征。5、葉型前緣角X1和后緣角X2：

3、 中線在前緣點(diǎn)A和后緣點(diǎn)B處的切線與弦的夾角。 6、葉型彎角： 彎角等于前緣角與后緣角之和，它表示葉型彎曲的程度，值越大，則葉型彎曲越厲害。7、葉型型面坐標(biāo)：葉型的型面通常用坐標(biāo)來表示。亞聲基元級的葉型坐標(biāo)通常是選定的原始葉型（由風(fēng)洞吹風(fēng)試驗(yàn)獲得的最佳對稱葉型厚度沿弦長的分布）覆蓋在確定的中線上獲得的。葉型的凸面又稱吸力面或葉背，葉型的凹面又稱壓力面或葉盆。葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用7；.二、原始對稱葉型及中弧線1、原始對稱葉型葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用原始葉型：疊加到彎曲中線之前，葉型厚度沿弦長的分布。葉型中線與原始對稱葉型配合應(yīng)用。NACA是

4、給出中線的坐標(biāo)和斜率，其它用圓弧或拋物線給出。8；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用9；.2、中弧線（1）圓弧中弧線葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用10；.2、橢圓中弧線葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用11；.二、葉柵中決定葉型位置的幾何參數(shù)把葉型排成葉柵時，也有一定的要求。決定葉柵的幾何參數(shù)有以下幾個：葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用12；.1、葉型安裝角y： 表示葉型在葉柵中的安裝位置。它是葉型的弦與額線的夾角，額線就是聯(lián)結(jié)所有前緣A點(diǎn)的直線。2、葉距（或稱柵距）t： 兩相鄰葉型對應(yīng)點(diǎn)之間沿額線方向的距離。 在葉型幾何

5、參數(shù)已經(jīng)確定的情況下，有了葉型安裝角y和柵距t則葉柵幾何參數(shù)便完全確定了。 但是，在實(shí)踐應(yīng)用中，下面兩個參數(shù)應(yīng)用更直接、更方便，因而應(yīng)用更多。葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用13；.3、葉柵稠度： 稠度等于弦長和柵距t的比值，即=b/t，表示葉柵相對稠密的程度，也叫葉柵實(shí)度。4、幾何進(jìn)口角1k和幾何出口角2k ： 分別是中弧線在前緣點(diǎn)A和后緣點(diǎn)B處的切線和額線的夾角。它們可由葉型的前后緣角X1和X2以及安裝角y計算出來。這兩個角度是確定氣流在葉柵進(jìn)口處和出口處方向的參考基準(zhǔn)。2211,XXykyk葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用14；.5.2平面葉柵的氣動參

6、數(shù) 葉柵流場中每一點(diǎn)的流動參數(shù)都不相同。但是從總體或從平均意義上來看，可以沿額線方向在一個柵距內(nèi)取平均值，用以代表葉柵的遠(yuǎn)前方和遠(yuǎn)后方完全均勻的氣動參數(shù)。用1-1截面表示柵前，2-2截面表示柵后，并對氣動參數(shù)標(biāo)以注腳“1”或“2”，則一個葉柵有下列基本氣動參數(shù)：葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用15；.平面葉柵的氣動參數(shù)葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用16；.在上述平面葉柵氣動參數(shù)中：n有的表征來流特征，例如馬赫數(shù)和進(jìn)氣角；n有的表征氣動參數(shù)和葉柵幾何參數(shù)的關(guān)系，例如攻角和落后角；n有的氣動參數(shù)則表征葉柵氣動性能，例如氣流轉(zhuǎn)角和增壓比以及損失系數(shù)，前者表征葉柵

7、作功潛力和擴(kuò)壓能力，后者直接影響葉柵效率。 上述氣動參數(shù)之間還存在著密切的關(guān)系，平面葉柵實(shí)驗(yàn)研究正是研究具有不同幾何特征的葉柵在不同的來流條件氣動性能。葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用17；.n為了運(yùn)用上述幾何參數(shù)合理地設(shè)計出葉柵通道，以保證預(yù)期的速度三角形的實(shí)現(xiàn)，就需要了解平面葉柵中氣流流動的物理圖畫，以便能夠進(jìn)一步分析幾何參數(shù)對于流動過程的影響。n現(xiàn)在以圖所示的平面葉柵為例，來研究氣體流過葉柵的物理圖畫。設(shè)此葉柵前方來流馬赫數(shù)Ma1為0.8左右，出口馬赫數(shù)Ma2為0.6左右，來流平行中弧線前緣處的切線，大體上近似于設(shè)計狀況的氣流方向。二、平面葉柵中的氣體流動過程葉輪機(jī)械原

8、理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用18；.葉柵中流動的物理圖畫葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用19；.n如圖所示，葉型前緣是一個半徑為r1的小圓圓周的一部分，當(dāng)氣流流到前緣處就分成兩段，一股流向葉背，一股流向葉盆，于是在前緣圓周上就出現(xiàn)了一個分叉點(diǎn)A。在A點(diǎn)處的氣流不可能有兩個速度，于是A點(diǎn)的速度應(yīng)等于零，把A點(diǎn)稱為前駐點(diǎn)。前駐點(diǎn)A不一定和前緣點(diǎn)A相重合，而且A點(diǎn)隨來流情況而變，不是一個固定點(diǎn)。n氣流在前駐點(diǎn)分成兩股，分別流向葉背和葉盆。由于前緣半徑r1很小，所以曲率就很大，這就造成繞小圓流動時角加速度很大的加速流動。由于葉背型面為外凸型，葉背的氣流達(dá)到更高的速度，由圖

9、所示，可能在D點(diǎn)達(dá)到聲速，在D點(diǎn)以后超聲流繞葉背的凸面流動就會產(chǎn)生膨脹波而繼續(xù)加速。圖中虛線表示膨脹波，點(diǎn)劃線則表示聲速線，當(dāng)達(dá)到E點(diǎn)時產(chǎn)生一道激波，波后流速降為亞聲速，并進(jìn)一步減速至尾緣。葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用20；. 由于葉盆的形狀是凹面，對應(yīng)于所列舉的來流馬赫數(shù)和方向條件下，葉盆上沒有產(chǎn)生局部超聲速流動。右圖繪出了該葉柵葉型表面的Ma數(shù)分布圖。由圖可見，葉背的速度高，葉盆的速度低，因此葉背上的靜壓要比葉盆上的低。所以，有時也把葉背叫做吸力面，把葉盆叫做壓力面。葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用21；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)

10、及應(yīng)用22；.三、平面葉柵中的氣體流動損失上述分析可知，平面葉柵的流動損失由下列各項(xiàng)組成：（1）附面層內(nèi)氣體的摩擦損失。（2）在逆壓力梯度作用下的附面層分離損失，如圖（b）所示。特別是激波-附面層干擾會加重分離，導(dǎo)致分離損失急劇增加。（3）尾跡損失，即葉型上、下表面附面層在后緣匯合而形成渦流區(qū)導(dǎo)致的流動損失，如圖（b）所示。（4）尾跡和主流區(qū)的摻混損失，或稱尾跡后氣流的調(diào)勻損失。由氣體動力學(xué)可知，速度不等的氣流摻合時會發(fā)生動量交換并因此造成損失。（5）氣流流過激波而導(dǎo)致的總壓下降。葉柵中出現(xiàn)超聲速區(qū)就必定存在激波，圖（c）所示為葉柵流中的激波。葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用

11、23；.平面葉柵中的葉型損失葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用24；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用25；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用出口平均氣流角26；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用27；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用28；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用29；.5.3平面葉柵的實(shí)驗(yàn)研究 上述氣動參數(shù)之間還存在著密切的關(guān)系，平面葉柵實(shí)驗(yàn)研究正是研究具有不同幾何特征的葉柵在不同的來流條件和流出條件下的氣動性能。如前所述，亞聲壓氣機(jī)設(shè)計的基礎(chǔ)是平面葉柵的試驗(yàn)結(jié)果，下面介紹平

12、面葉柵的實(shí)驗(yàn)研究。一、平面葉柵的實(shí)驗(yàn)介紹 下圖為實(shí)驗(yàn)臺簡圖葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用30；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用平面葉柵實(shí)驗(yàn)臺 31；.n在進(jìn)行平面葉柵試驗(yàn)前，將葉片按照所要求的稠度和安裝角固定在圓盤上，轉(zhuǎn)動葉柵圓盤可以改變來流和葉柵的相對位置，從而改變攻角，控制氣源壓氣機(jī)的出口總壓可以控制來流馬赫數(shù)Ma1的變化。對應(yīng)每一個來流條件，測出并記錄柵前和柵后的氣動參數(shù)，利用上面講述的公式算出葉柵性能參數(shù)。改變來流條件并作測量和計算，便可獲得葉柵的氣動性能曲線n在低來流馬赫數(shù)條件下（Ma10.40.6），葉柵性能只取決于攻角，被稱為平面葉柵的攻角

13、特性或稱為平面葉柵的正常特性。二、平面葉柵的實(shí)驗(yàn)過程介紹葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用32；.三、平面葉柵的實(shí)驗(yàn)研究過程中測量的參數(shù)葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用33；.四、平面葉柵的實(shí)驗(yàn)研究過程中數(shù)據(jù)的整理葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用34；.五、平面葉柵的實(shí)驗(yàn)研究得到的結(jié)果 葉柵氣動性能曲線1、2、葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用35；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用平面葉柵攻角特性36；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用37；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及

14、應(yīng)用38；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用平面葉柵額定特性線額定特性線僅與葉柵稠度和額定出氣角相關(guān)39；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用40；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用41；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用超音速葉柵流動特征42；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用43；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用44；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用柵后靜壓對流動的影響45；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用46；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用47；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用48；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用49；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用50；.葉輪機(jī)械原理第四章 軸流壓氣機(jī)平面 葉柵實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用51；.葉輪機(jī)械原理軸流壓氣機(jī)級的流動52；.葉輪機(jī)械原理軸流壓氣機(jī)級的流動53；.葉輪機(jī)械原理軸流壓氣機(jī)級的流動54；.葉輪