基元級(jí)速度三角形

1、基元級(jí)速度三角形軸流式壓氣機(jī)基元級(jí)速度三角形多級(jí)軸流式壓氣機(jī)由若干單級(jí)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(cuò)排列。一個(gè)葉輪和一個(gè)整流環(huán)組成軸流式壓氣機(jī)的幾個(gè)單級(jí)，它是多級(jí)式軸流式壓氣機(jī)的基本單元。在分析某一單級(jí)里的氣體流動(dòng)情形和增壓原理是比較復(fù)雜的，為簡(jiǎn)化問(wèn)題，可以做三個(gè)基本假設(shè)：(1) 空氣流過(guò)壓氣機(jī)時(shí)，為絕熱流動(dòng)；(2) 當(dāng)壓氣機(jī)工作狀態(tài)一定時(shí)，氣體為穩(wěn)定流動(dòng)；(3) 壓氣機(jī)同一截面上的個(gè)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(dòng)情形沿葉高是稍有差別的，但以平均半徑處的流動(dòng)情況最具有代表性。為研究方便，將每一單

2、級(jí)壓氣機(jī)分成3個(gè)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(jí)葉輪進(jìn)口截面級(jí)的外徑Dt 級(jí)的內(nèi)徑Dh徑向間隙 軸向間隙用一個(gè)壓氣機(jī)同軸線(xiàn)，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(jí)”。某級(jí)壓氣機(jī)平均半徑處的圓周速度為u，則基元級(jí)轉(zhuǎn)子的葉柵將以u(píng)的速度作等速平移運(yùn)動(dòng)。由于葉輪式以一定的轉(zhuǎn)速作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，氣流流經(jīng)葉輪時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜，其運(yùn)動(dòng)是質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)速度分解與合成的的原理，質(zhì)點(diǎn)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度可看做

3、由相對(duì)速度和牽連速度合成，即：c=w+u式中：c絕對(duì)速度，以大地為參照點(diǎn)，觀察到得氣流速度；w相對(duì)速速，以旋轉(zhuǎn)的工作葉輪為參照點(diǎn)，觀察到的空氣流過(guò)工作葉輪的速度u牽連速度，是以大地為參照點(diǎn)，觀測(cè)到的工作葉輪的旋轉(zhuǎn)切向速度。這3種運(yùn)動(dòng)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(duì)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(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度。因此，空氣對(duì)葉輪的相對(duì)速度是w?？諝庖韵鄬?duì)速度w斜向進(jìn)入葉輪。更具速度合成定理，相對(duì)速度w是絕對(duì)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(gè)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(jì)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(xiàn)前緣切線(xiàn)方向）一致。空氣以相對(duì)速度w進(jìn)入葉輪后，經(jīng)過(guò)由葉片組成的彎曲擴(kuò)張型通道，流動(dòng)方向逐漸改變，相對(duì)速度逐漸減小，最后順著彎曲的葉片通道以相對(duì)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(dòng)規(guī)律，空氣在葉輪出口的絕對(duì)速度c可以由下式求出：w=c-u由上式中3個(gè)速度組成的三角型叫做葉輪“出口速度三角型”。空氣自葉輪流出，以絕對(duì)速度c流向整流環(huán)，經(jīng)過(guò)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(jí)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(jí)的速度三角形，如圖所示。圖上還用虛線(xiàn)畫(huà)出了整流環(huán)出口氣流速度c的大小，并標(biāo)出了相對(duì)速度的切向變化量（wn）和絕對(duì)速度的切線(xiàn)變化量（cn）。這種變化量稱(chēng)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(duì)速度的切線(xiàn)方向分速度；Cu，Cu葉輪進(jìn)出口絕對(duì)速度的切線(xiàn)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(gè)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(chēng)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(duì)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(duì)速度在發(fā)動(dòng)機(jī)軸線(xiàn)方向的分量C，a。這個(gè)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(shí)，C，a增大，流量qm也增大；若流量一定時(shí)，C，a增大，則壓氣機(jī)面積減小。工作葉輪進(jìn)口處絕對(duì)速度在切線(xiàn)方向的分量C，u.。當(dāng)空氣進(jìn)入第一級(jí)工作葉輪之前，在圓周方向就有絕對(duì)分速度時(shí)，說(shuō)明氣流有了預(yù)先的旋轉(zhuǎn)。因此，切線(xiàn)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(chēng)為正預(yù)旋；如果C，u的方向與圓周速度的方向相反，則稱(chēng)為反預(yù)旋。圓周速度u，其大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n有關(guān)：U=Dn60這個(gè)量直接影響葉片對(duì)空氣加功量的大小，u越大對(duì)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(lái)提高空氣壓力的。亞音速氣流流過(guò)擴(kuò)張通道時(shí)，速度減低，壓