徑流式渦輪的原理與設(shè)計(jì)()

1、1第四章徑流式渦輪的原理與設(shè)計(jì)(1)渦輪增壓技術(shù)渦輪增壓技術(shù)2徑流式渦輪的原理與設(shè)計(jì)徑流式渦輪的原理與設(shè)計(jì)(1)n 徑流式渦輪的特點(diǎn)n 徑流式渦輪的熱力學(xué)過(guò)程n 渦輪蝸殼與噴嘴環(huán)n 渦輪葉輪3軸流渦輪介紹軸流渦輪介紹n渦輪一般分為軸流式渦輪、混流渦輪和徑流渦輪。n軸流式渦輪適用于大流量，以獲得較好的效率。在大型的船用柴油機(jī)或機(jī)車用柴油機(jī)上的渦輪增壓器一般采用軸流式渦輪。4徑流式渦輪的特點(diǎn)徑流式渦輪的特點(diǎn)n徑流式離心渦輪氣流流向是由中心向外緣流動(dòng)。由于工作輪出口處的圓周速度很大，余速損失大，渦輪效率低，葉輪強(qiáng)度低，目前很少應(yīng)用。-徑流渦輪介紹徑流渦輪介紹(1)(1)徑流式離心渦輪5徑流式渦輪的特

2、點(diǎn)徑流式渦輪的特點(diǎn)n在目前的車用發(fā)動(dòng)機(jī)及其它功率不是很大的動(dòng)力設(shè)備中渦輪增壓器主要采用徑流向心式渦輪。氣流流向是由輪緣流入中心，余速損失小，且在小流量下有較大的葉高，氣體的膨脹功大部分是通過(guò)焓降直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功，有較高的渦輪效率。-徑流渦輪介紹徑流渦輪介紹（2 2）徑流式向心渦輪6徑流式渦輪的特點(diǎn)徑流式渦輪的特點(diǎn)渦輪部件n渦輪箱n噴嘴/導(dǎo)葉n葉輪-徑流渦輪介紹徑流渦輪介紹（3 3）渦輪箱噴嘴葉輪7徑流式渦輪的特點(diǎn)徑流式渦輪的特點(diǎn)-徑流渦輪介紹徑流渦輪介紹（4 4）n渦輪箱n單入口n雙入口8徑流式渦輪的特點(diǎn)徑流式渦輪的特點(diǎn)n小流量條件下（2.5 kg/s）效率比軸流式渦輪高n單級(jí)膨脹比大，相同尺

3、寸渦輪的功率較大n葉片數(shù)少，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單n葉輪堅(jiān)固，許用轉(zhuǎn)速高-徑流渦輪優(yōu)點(diǎn)徑流渦輪優(yōu)點(diǎn)(1)(1)9徑流式渦輪的特點(diǎn)徑流式渦輪的特點(diǎn)n徑流式渦輪能在較寬廣的工作范圍內(nèi)保持高效率。n向心渦輪對(duì)于動(dòng)葉的氣動(dòng)要求較低，即使葉片的幾何形狀制造得不太精確，葉片表面的粗糙度較差，渦輪的效率也不會(huì)受到太大的影響。這使我們?cè)谥圃烊~輪時(shí)，有可能采用比較簡(jiǎn)單的，高效率的工藝。此外，在運(yùn)行中動(dòng)葉表面的積垢也不會(huì)引起太大的問(wèn)題。-徑流渦輪優(yōu)點(diǎn)徑流渦輪優(yōu)點(diǎn)(2)(2)10徑流式渦輪的特點(diǎn)徑流式渦輪的特點(diǎn)n渦輪輪盤(pán)全部與燃?xì)饨佑|，受熱面積大，轉(zhuǎn)子內(nèi)溫度梯度大，零件熱應(yīng)力大。n徑流式渦輪用在脈沖增壓系統(tǒng)中，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)掃氣有不

4、良影響。因?yàn)閽邭鈺r(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力波焓降較小，渦輪內(nèi)氣體受離心力作用，有反流傾向，使掃氣背壓升高。-徑流渦輪缺點(diǎn)徑流渦輪缺點(diǎn)(1)(1)11徑流式渦輪的特點(diǎn)徑流式渦輪的特點(diǎn)n隨著現(xiàn)代車用動(dòng)力對(duì)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放特性等要求的不斷提高，渦輪增壓技術(shù)也不斷向高轉(zhuǎn)速、小型化、大容量方向發(fā)展，使得徑流渦輪的設(shè)計(jì)比轉(zhuǎn)速越來(lái)越高。然而高比轉(zhuǎn)速下徑流渦輪葉輪出口損失增加，從而導(dǎo)致渦輪效率下降。-徑流渦輪缺點(diǎn)徑流渦輪缺點(diǎn)(2)(2)12混流渦輪介紹混流渦輪介紹(1)n混流渦輪由于其葉輪結(jié)構(gòu)能很好地適應(yīng)氣流的轉(zhuǎn)折，因而其流場(chǎng)速度分布比徑流渦輪理想，使得混流渦輪在高比轉(zhuǎn)速下能保持高的渦輪效率。13混流渦輪介紹混流渦

5、輪介紹(2)n混流渦輪由于葉輪進(jìn)口速度具有軸向分量，因此可以在保持徑向直葉片的同時(shí)得到正的葉輪進(jìn)口角，使渦輪峰值效率點(diǎn)的u/c0低于傳統(tǒng)徑流渦輪的設(shè)計(jì)點(diǎn)值，這一點(diǎn)適應(yīng)了現(xiàn)代車用渦輪增壓技術(shù)高壓比、高膨脹比、小型化的發(fā)展方向，并且可以更有效地利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣能量。n目前已有混流渦輪在工程實(shí)際中得到良好應(yīng)用的不少實(shí)例14本課程渦輪部分所講內(nèi)容本課程渦輪部分所講內(nèi)容n本課程將只講述徑流渦輪的原理與設(shè)計(jì)。n一來(lái)，目前車用渦輪增壓器中，混流渦輪還占多數(shù)。n二來(lái)，混流渦輪的流動(dòng)過(guò)程和徑流渦輪比較相似。15徑流式渦輪的熱力學(xué)過(guò)程徑流式渦輪的熱力學(xué)過(guò)程n徑流式渦輪由渦殼、噴嘴環(huán)葉片或無(wú)葉渦殼、葉輪等組成。具有一

6、定壓力、溫度和速度的燃?xì)馐紫冗M(jìn)入渦殼，由渦殼將燃?xì)庖驀娮飙h(huán)葉片或無(wú)葉噴嘴環(huán)，使氣體膨脹加速，氣體以1的方向從噴嘴環(huán)流出，速度增大到c1，壓力和溫度分別降至p1和T1，氣體以相對(duì)速度w1進(jìn)入圓周速度為u1旋轉(zhuǎn)葉輪。-流動(dòng)過(guò)程流動(dòng)過(guò)程(1)(1)16徑流式渦輪的熱力學(xué)過(guò)程徑流式渦輪的熱力學(xué)過(guò)程n氣體在葉輪內(nèi)繼續(xù)膨脹做功。氣體從葉輪內(nèi)流出時(shí)，其壓力降到p2，溫度降到T2。葉輪出口處氣流相對(duì)葉輪流動(dòng)的速度為w2，其絕對(duì)速度為c2，圓周速度為u2。n由于氣體的能量在葉輪中大部分已轉(zhuǎn)變成葉輪功，因此c2顯然小于c1。為減小余速損失應(yīng)盡可能使c2沿葉輪軸線方向流出，使2為90度-流動(dòng)過(guò)程流動(dòng)過(guò)程(2)(2

7、)17徑流式渦輪的熱力學(xué)過(guò)程徑流式渦輪的熱力學(xué)過(guò)程n在噴嘴環(huán)中，每千克氣體的絕熱焓降為：n在渦輪葉輪中氣體的絕熱焓降為：n整個(gè)渦輪級(jí)的氣體絕熱焓降為：-焓熵圖焓熵圖adTpadTnadTTcIIH1*1*adpadiadTTcIIH2121kkTTadTpadTTadppRTkkTTcIIH1*2*2*2*1118徑流式渦輪的熱力學(xué)過(guò)程徑流式渦輪的熱力學(xué)過(guò)程n在渦輪級(jí)內(nèi)，噴嘴環(huán)與葉輪之間的焓降分配以反力度表示，其定義為葉輪中絕熱焓降對(duì)級(jí)的絕熱焓降之比。n如果氣體的膨脹僅發(fā)生在噴嘴環(huán)中，葉輪前后的氣體壓力不變，葉輪中焓降為零，則為0，這樣的渦輪稱為沖擊式渦輪。如果氣體的膨脹既發(fā)生在噴嘴環(huán)中又發(fā)生

8、在渦輪葉輪中，則稱反應(yīng)式渦輪。車用渦輪增壓器都采用反應(yīng)式渦輪，其反力度在0.450.55之間。-反力度反力度TadiadHH19徑流式渦輪的熱力學(xué)過(guò)程徑流式渦輪的熱力學(xué)過(guò)程n如果沒(méi)有熱交換及其他能量損失，渦輪級(jí)在絕熱理想情況下膨脹，由T*狀態(tài)膨脹到2ad狀態(tài)的焓降，稱為可用焓降HTad，這表示1kg燃?xì)饫碚撋峡勺龅墓?。由于渦輪中存在各種損失及渦輪出口速度不為0，實(shí)際有效焓降hT小于可用焓降,兩者之比稱為渦輪的絕熱效率。-絕熱效率絕熱效率TadTadTTTadHhIIII2*2*222*2*2*cHhIIIITadTadTTTad20渦輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼與有葉渦殼無(wú)葉渦殼與

9、有葉渦殼(1)(1)21渦輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼與有葉渦殼無(wú)葉渦殼與有葉渦殼(2)(2)n無(wú)葉渦殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小。n對(duì)于小型車用渦輪增壓器來(lái)說(shuō)，無(wú)葉渦殼可提高渦輪級(jí)效率。n無(wú)葉渦殼特性平坦，適合渦輪在變工況條件下工作。n無(wú)葉渦殼具有脈沖轉(zhuǎn)換器的作用。n無(wú)葉渦殼工作噪音小。n早期的有葉渦殼噴嘴葉片位置不可變，適應(yīng)的流量范圍較窄，對(duì)于車用不是十分適合。n現(xiàn)在的有葉渦殼大多用在可調(diào)渦輪增壓器上，噴嘴葉片位置可變，它可使發(fā)動(dòng)機(jī)與增壓器獲得更為良好的匹配。n可調(diào)渦輪增壓器需要更為細(xì)致及精確的控制系統(tǒng)。22渦輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)(1)(1)n無(wú)葉

10、渦殼設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，無(wú)葉渦殼內(nèi)氣流具有三元性質(zhì)，擬定精確計(jì)算時(shí)，存在著許多困難，為了便于實(shí)際簡(jiǎn)化計(jì)算，特做如下假設(shè)：n流經(jīng)渦殼的氣體為理想氣體，無(wú)粘性。n在渦殼流道與葉輪進(jìn)口之間的環(huán)形通道內(nèi)，氣流分布是均勻的。n在無(wú)葉渦殼流道內(nèi)氣體流動(dòng)是穩(wěn)定的，并認(rèn)為從渦殼進(jìn)口到每個(gè)截面的氣體密度是不變的。23渦輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)(2)(2)n以左圖所示的圓形流道截面形狀的單流道無(wú)葉渦殼為例，推導(dǎo)渦殼的計(jì)算方法。n從無(wú)葉渦殼的入口截面A0到出口截面A1，氣體的流動(dòng)應(yīng)滿足連續(xù)性方程：n對(duì)不可壓縮流體11111000sincbdAc11110210sin4dbccdd24渦

11、輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)(3)(3)n對(duì)于渦殼流道的各截面，根據(jù)位能渦流等環(huán)量定律，有如下方程：111000cos2cosdcrcn對(duì)于不可壓流體，0很小，2cos11100cdrcn對(duì)于不可壓流體，上兩式可進(jìn)一步寫(xiě)為：1101110sin2ccdbdd101102cosccdr25渦輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)(4)(4)n根據(jù)無(wú)葉渦殼的幾何尺寸關(guān)系可得：22010dldrn由以上三式可知，無(wú)葉渦殼的外形尺寸主要取決于c0/c1。c0/c1被稱為加速系數(shù)。n通過(guò)渦輪的熱力計(jì)算，在一些參數(shù)如d1，b1/ d1，1和l/b1確定

12、之后，可以通過(guò)查一些圖表或計(jì)算來(lái)確定c0/c1。從而確定r0和d0。nc0/c1的確定。26渦輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)(5)(5)n對(duì)于除掉0-0截面之外的其它截面，如截面。該截面處氣體的流量M為:n所以截面處的連續(xù)性方程為：22TMMn聯(lián)合等環(huán)量方程和其它方程，可以求解d的值。這樣所有截面的流道尺寸都可以確定。111121sin224dbcddc27渦輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)(6)(6)n以上簡(jiǎn)化計(jì)算是針對(duì)不可壓流體而言的，對(duì)于可壓縮流體而言，還要對(duì)噴嘴環(huán)的出口氣流角1進(jìn)行修正。n如果要考慮到氣體流動(dòng)損失，渦殼出口的實(shí)際

13、氣流速度c1低于理論值c1t，須引入修正系數(shù)-速度系數(shù)。一般可取0.96至0.97。tcc1128渦輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)(7)(7)n考慮到實(shí)際情況，渦殼流道截面可能不是圓形的，渦殼流道的長(zhǎng)度也不可能沿360度環(huán)形分布，渦殼的流道數(shù)也可能不止一個(gè)。這時(shí)候通過(guò)截面的流量為：n其中，為渦殼的部分進(jìn)氣度，在0.9-1之間。為渦殼流道數(shù)，單流道渦殼為1，雙流道為221tan211111uucbrdAcM29渦輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)(8)(8)n如果把 代入上式，同時(shí)假設(shè)氣體密度沿流道不變，即=T，并假設(shè)速度系數(shù)沿流道也沒(méi)有變

14、化，則無(wú)葉渦殼的計(jì)算公式為：n上式將角與該截面處的結(jié)構(gòu)參數(shù)聯(lián)系在一起。11rcrcuu111tan222brdAT30渦輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)(9)(9)n如左側(cè)所示的單流道梨形渦殼，要求確定截面處形狀。由渦輪熱力計(jì)算已知：n渦殼出口直徑d1=0.15米n渦殼出口寬度b1=0.021米n渦殼出口氣流角1=1920n流道中氣體密度T=0.70n渦殼出口氣體密度1=0.61n速度系數(shù)=0.9631渦輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)(10)(10)n選定無(wú)葉渦殼的一些結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，如加速段長(zhǎng)度和無(wú)葉渦殼出口寬度之比(0.4)，渦殼結(jié)構(gòu)

15、角s(25度)，結(jié)構(gòu)角交點(diǎn)半徑re(0.075米)。則：4244433332222111rdArdArdArdArdA32渦輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)(11)(11)n對(duì)上頁(yè)所列積分表達(dá)式分別進(jìn)行積分，并將積分結(jié)果帶入的表達(dá)式，即可得到渦殼特征尺寸與渦殼方位角的關(guān)系。33渦輪渦殼與噴嘴環(huán)渦輪渦殼與噴嘴環(huán)-無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)無(wú)葉渦殼的設(shè)計(jì)(12)(12)n在確定了截面方位角和特征尺寸的關(guān)系后，就可以繪制出每一截面的剖面圖，用來(lái)制作鑄造渦殼的模具。34渦輪葉輪渦輪葉輪-比轉(zhuǎn)速的定義比轉(zhuǎn)速的定義n比轉(zhuǎn)速ns是表示幾何相似的渦輪，實(shí)現(xiàn)相似工作條件的一個(gè)參數(shù)，也是渦輪設(shè)計(jì)的

16、主要準(zhǔn)則。渦輪比轉(zhuǎn)速的表達(dá)式為：n式中，HTad，渦輪級(jí)的絕熱焓降nQ2 渦輪出口體積流量nn 渦輪轉(zhuǎn)速4/32/12TadsHnQn kkTTTadppRTkkH1*2*1135渦輪葉輪渦輪葉輪-比轉(zhuǎn)速的比轉(zhuǎn)速的推導(dǎo)推導(dǎo)(1)(1)n通過(guò)渦輪的氣體體積流量Q2n渦輪級(jí)絕熱焓降n現(xiàn)在把渦輪與一個(gè)基型渦輪比較3222nDuDcDcAQ2222ssTadsTadDnDnHH2222DnucHTad3322sssDnnDQQ36渦輪葉輪渦輪葉輪-比轉(zhuǎn)速的比轉(zhuǎn)速的推導(dǎo)推導(dǎo)(2)(2)n令Q2s=1，HTads=1，聯(lián)立求解：nns和Ds也都是無(wú)量綱量。4/32/12TadsHnQn 2/124/1QD

17、HDTads37渦輪葉輪渦輪葉輪-速度比速度比u u1 1/c/cadad(1)(1)n如果渦輪級(jí)的絕熱焓降，以理論速度cad來(lái)表示，則有：n可以確定以ns和Ds表達(dá)的u1/cad的表達(dá)式，u1/cad決定著渦輪的效率。22adTadcH2601ssadDncu38渦輪葉輪渦輪葉輪-速度比速度比u u1 1/c/cadad(2)(2)n在徑流式渦輪中，在速度比u1/cad為0.6-0.7范圍內(nèi)渦輪效率最高。n在設(shè)計(jì)渦輪時(shí)，當(dāng)渦輪的焓降確定以后，便可根據(jù)相似渦輪已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選擇速比u1/cad，來(lái)確定渦輪的輪緣速度u1。速度比u1/cad與渦輪效率T的關(guān)系39渦輪葉輪渦輪葉輪-幾何相似幾何相

18、似n對(duì)于幾何上相似的渦輪，可以認(rèn)為它的如下參數(shù)相等：渦輪進(jìn)口葉片寬度與進(jìn)口直徑比b1/D1，噴嘴環(huán)葉片出口角n，葉輪葉片進(jìn)出口結(jié)構(gòu)角b1,b2，葉輪和殼體之間的間隙與進(jìn)口葉片寬度比，葉片節(jié)距與直徑比，以及相對(duì)粗糙度。因?yàn)闇u輪的損失是這些參數(shù)的函數(shù)，所以在幾何相似的渦輪中，若ns和Ds相等，則渦輪的效率應(yīng)當(dāng)相等。40渦輪葉輪渦輪葉輪-氣體流經(jīng)葉輪通道時(shí)的能量轉(zhuǎn)換氣體流經(jīng)葉輪通道時(shí)的能量轉(zhuǎn)換(1)(1)n氣體流經(jīng)葉輪通道時(shí)發(fā)生能量轉(zhuǎn)換。氣體通過(guò)葉輪所完成的功，用歐拉動(dòng)量矩方程直接求得：n從葉輪進(jìn)出口速度三角形得：222111coscoscucuWTu11111coscoswuc22222cosco

19、swuc41渦輪葉輪渦輪葉輪-氣體流經(jīng)葉輪通道時(shí)的能量轉(zhuǎn)換氣體流經(jīng)葉輪通道時(shí)的能量轉(zhuǎn)換(2)(2)n由上式可以得到：n對(duì)進(jìn)出口速度三角形，應(yīng)用余弦定理，可得：n代入上式可得：2122222111coscosuuwuwuWTu212121111cos2cuwwu222222222cos2cuwwu222222121222221uuwwccWTu42渦輪葉輪渦輪葉輪-哥氏力哥氏力(1)(1)n如左側(cè)的葉輪通道內(nèi)，取氣體微元分析，該微元所受的絕對(duì)加速度是相對(duì)加速度、牽連加速度與哥氏加速度的向量和。哥氏加速度k體現(xiàn)了徑流渦輪的特點(diǎn)：nw 微元?dú)怏w的相對(duì)速度n 葉輪等速旋轉(zhuǎn)的角速度 wK243渦輪葉輪渦

20、輪葉輪-哥氏力哥氏力(2)(2)n作用在葉輪流道中微元?dú)怏w質(zhì)量dm上的哥氏力的圓周分力dFKu，徑向分力dFKr：nwr 相對(duì)速度的徑向分速度nwu 相對(duì)速度的圓周分速度dmwdFrKu2dmwdFuKr2n微元?dú)怏w質(zhì)量dm中，哥氏力傳給葉輪的功率為:n又因?yàn)椋簄所以：KukudFdNdrrbdm2rdrwrbdNrK2444渦輪葉輪渦輪葉輪-哥氏力哥氏力(3)(3)n流經(jīng)渦輪葉輪的氣體質(zhì)量流量為：n對(duì)功的微分方程從r1到r2積分，得：rTwrbM22221uuMNTKn對(duì)1千克氣體，哥氏力加給葉輪的功為：n由此可見(jiàn)，在徑流式向心渦輪中，哥氏力所產(chǎn)生的功，是由氣體傳給葉輪。2221uuMNWT

21、KK45渦輪葉輪渦輪葉輪-哥氏力哥氏力(4)(4)n如果渦輪葉片嚴(yán)格按照徑向排列，流道中各截面上的相對(duì)速度是順著半徑方向的，其進(jìn)出口速度三角形有如下關(guān)系：n將上述兩式代入氣體流經(jīng)葉輪時(shí)所產(chǎn)生的葉輪功WTu的表達(dá)式。222222uwcn因?yàn)椋簄所以：n由此可見(jiàn)在上述特殊假設(shè)下，哥氏力是產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的唯一力。2221uuWTu212121uwc222222121222221uuwwcc46渦輪葉輪渦輪葉輪-氣體沿葉輪流道切向?qū)挾鹊乃俣确植細(xì)怏w沿葉輪流道切向?qū)挾鹊乃俣确植?1)(1)n對(duì)具有徑向葉片的渦輪，沿通道切向?qū)挾萣u，氣體的速度分布是不均勻的。nw 葉片工作面氣流速度nw 葉片非工作面氣流速

22、度nbu 環(huán)流速度n由此可見(jiàn)，如果葉片數(shù)目太少，流道寬度太寬，則會(huì)產(chǎn)生倒流現(xiàn)象，這是不允許的。umbwwumbww 47n在葉輪進(jìn)口處氣流的平均速度為：n同時(shí)：n式中zT，葉片數(shù)渦輪葉輪渦輪葉輪-氣體沿葉輪流道切向?qū)挾鹊乃俣确植細(xì)怏w沿葉輪流道切向?qū)挾鹊乃俣确植?2)(2)n發(fā)生倒流情況的臨界條件是：n為防止倒流，最少葉片數(shù)zTmin應(yīng)為：1rmcw TTuzuzrb11220211Trzuc11min2rTcuz48n若1=90時(shí)，則有：n所以，最少葉片數(shù)為：渦輪葉輪渦輪葉輪-氣體沿葉輪流道切向?qū)挾鹊乃俣确植細(xì)怏w沿葉輪流道切向?qū)挾鹊乃俣确植?3)(3)n上述計(jì)算僅是一種近似估算，渦輪葉片數(shù)不可

23、太少也不可太多。太多會(huì)增大摩擦損失，并使葉輪重量增加，降低渦輪增壓器的瞬態(tài)響應(yīng)性。111tan1rcu1mintan2Tz49渦輪葉輪渦輪葉輪-渦輪葉輪進(jìn)口參數(shù)分析渦輪葉輪進(jìn)口參數(shù)分析(1)(1)n氣體進(jìn)入渦輪的速度與氣體從噴嘴環(huán)出口的速度是一致的。因此，氣流絕對(duì)速度的方向角與噴嘴環(huán)出口氣流角1相同。葉片結(jié)構(gòu)角b1與進(jìn)口相對(duì)速度氣流角1的差值為沖角i，對(duì)于直葉片葉輪，i在-12至+5之間較好。負(fù)沖角的絕對(duì)值較大，是因?yàn)楦缡狭梢砸种迫~片工作面上的附面層的發(fā)展，使工作面上的氣流更不容易脫離。50渦輪葉輪渦輪葉輪-渦輪葉輪進(jìn)口參數(shù)分析渦輪葉輪進(jìn)口參數(shù)分析(2)(2)n進(jìn)口絕對(duì)速度c1為：n進(jìn)口相對(duì)速度w1為：n絕對(duì)速度的徑向分速度：1111sini90sinuc11111sinsinuw11111sinsini90sinucrn由于葉片的厚度，實(shí)際的徑向速度cr1大于上式的計(jì)算值。n其中，1為收縮系數(shù)。nzT 葉片數(shù)nT 葉片厚度111rrcc111DzDTT51渦輪葉輪渦輪葉輪-渦輪葉輪進(jìn)口參數(shù)分析渦輪葉輪進(jìn)口參數(shù)分析(3)(3)n葉輪進(jìn)口處的氣體壓力：nn，噴嘴環(huán)中的膨脹比nTpp*11*111kkTnadnRTHkknHnad為噴嘴環(huán)中的絕熱焓降n葉輪進(jìn)口溫度：n進(jìn)口氣體密度：2