葉片機(jī)原理課件C

1、 葉輪片機(jī)原理(yunl)與設(shè)計(jì) 飛行器動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)(zhuny)教研室ZZIA 授課教師：馬震宇共七十六頁(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年版。 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。所編 本書(shū)為本科(bnk)教材，詳細(xì)易于學(xué)習(xí)。 教 材：ZZIA共七十六頁(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

2、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)科研二等獎(jiǎng)二項(xiàng)，出版專(zhuān)著兩部。 “個(gè)人實(shí)在是太渺小了，能做的事也極其(jq)有限。要想多取得一點(diǎn)成績(jī)，只有踏踏實(shí)實(shí)地干”ZZIA共七十六頁(yè) 1 動(dòng)葉對(duì)氣流的加功 氣流流過(guò)壓氣機(jī)動(dòng)葉時(shí)，葉片對(duì)氣流產(chǎn)生了作用力P(相對(duì)系中）。在絕對(duì)系中看，動(dòng)葉運(yùn)動(dòng)方向u與P周向分力Pu方向一致(yzh)，所以旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉對(duì)氣流做了功，實(shí)現(xiàn)了壓氣機(jī)與氣流之間的能量交換傳遞。 圖3-9第三章 軸流式壓氣機(jī)工作(gngzu)原理ZZIA四、基元級(jí)的增壓原理共七十六頁(yè)(參看(cnkn)氣動(dòng)書(shū)P75)此分量(fn ling)Fy即為上述的： 周向分力Pu共七十六頁(yè) 動(dòng)葉只

3、有周向旋轉(zhuǎn)（切向）運(yùn)動(dòng)而無(wú)軸向運(yùn)動(dòng)，這樣可通過(guò)動(dòng)葉對(duì)氣體的作用力，導(dǎo)出動(dòng)葉對(duì)氣流的做功計(jì)算式（在絕對(duì)系下）。 當(dāng) 時(shí)，已知道在動(dòng)葉柵坐標(biāo)系中，由沿周向u的動(dòng)量方程得到葉片對(duì)氣體作用(zuyng)力P , 周向分量力為： 共七十六頁(yè) 在絕對(duì)(judu)系中看，單位時(shí)間（1s)動(dòng)葉沿周向移動(dòng)距離為u1，故動(dòng)葉單位時(shí)間對(duì)流量為m的氣流所做功（即功率）為： 動(dòng)葉對(duì)單位質(zhì)量（每公斤）氣體所做功為:（力速度(sd)）共七十六頁(yè) 在 一般(ybn)情況，定常流動(dòng)下Lu公式：共七十六頁(yè) 該式又稱(chēng)為葉片機(jī)中的歐拉方程，表達(dá)了輪緣功（輪周功）與固體葉輪圓周線(xiàn)速度和運(yùn)動(dòng)氣流切向分速度之間的關(guān)系，常用來(lái)：計(jì)算(j s

4、un)動(dòng)輪產(chǎn)生的輪周功（或功率）；或者由需要的輪周功，確定動(dòng)輪的圓周速度及氣流切向分速！共七十六頁(yè)共七十六頁(yè) 公式表明: 動(dòng)葉以圓周速度u旋轉(zhuǎn)，動(dòng)葉進(jìn)口相對(duì)(xingdu)流速值與出口相對(duì)(xingdu)流速值的差即扭速wu大于0，動(dòng)葉旋轉(zhuǎn)加給了氣體功，使氣流能量增加，即動(dòng)葉與氣流之間實(shí)現(xiàn)了能量傳遞和交換。共七十六頁(yè) 氣體流過(guò)壓氣機(jī)后，壓力提高幅度越大，表明氣流從旋轉(zhuǎn)動(dòng)葉所獲得的能量越多！ 增加動(dòng)葉對(duì)氣體做功量的途徑有： 增加動(dòng)葉圓周速度值u 提高扭速值wu 壓氣機(jī)的發(fā)展也正是沿著這個(gè)方向前進(jìn)的。動(dòng)葉葉尖圓周速度已由20世紀(jì)50年代(nindi)前的低于300 ms發(fā)展到今天的500ms左右，

5、而超跨聲壓氣機(jī)級(jí)的采用使得扭速更有了顯著提高。共七十六頁(yè) 亞聲速基元級(jí) 動(dòng)葉進(jìn)口速度w1和靜葉進(jìn)口速度c2都分別低于當(dāng)?shù)芈曀佟?超聲速基元級(jí) w1和c2 中的一個(gè)或兩者都高于當(dāng)?shù)芈曀佟Ｄ壳?mqin)實(shí)際使用的超聲速基元級(jí)中，多數(shù)是w1高于當(dāng)?shù)芈曀?、而c2不超過(guò)當(dāng)?shù)芈曀佟?跨聲速基元級(jí) w1高于當(dāng)?shù)芈曀俨欢唷?基元級(jí)的類(lèi)別(libi)共七十六頁(yè)2 亞聲速基元級(jí)的擴(kuò)壓流動(dòng)(lidng) 如圖3-10亞聲速基元級(jí)，氣流以相對(duì)速度w1流入動(dòng)葉葉柵，以相對(duì)速度w2流出，并通過(guò)軸向間隙(jin x)而流向靜葉柵。 亞聲氣流流過(guò)設(shè)計(jì)的動(dòng)葉葉柵的減速擴(kuò)壓原理間隙氣流沿軸向流動(dòng)（單獨(dú)軸流式渦噴機(jī)轉(zhuǎn)子煙流演示）

6、.flv共七十六頁(yè) W1與w2相比(xin b)， W1更偏向于圓周方向，w2更偏向于軸向，則兩葉片之間過(guò)流斷面構(gòu)成的流道就是擴(kuò)張形的，其出口面積A2R(垂直于出口氣流方向的面積)大于進(jìn)口面積A1R (垂直于進(jìn)口氣流方向的面積)。圖3-10 可壓縮亞聲速氣流流過(guò)擴(kuò)張形通道時(shí)，速度降低，壓力(yl)升高。故，氣體流出動(dòng)葉柵時(shí)相對(duì)速度W2w1，靜壓p2p1 。共七十六頁(yè)( 壓氣機(jī)葉片由葉背向著葉盆面方向(fngxing)轉(zhuǎn)動(dòng) )共七十六頁(yè)( 壓氣機(jī)葉片(ypin)由葉背向著葉盆面方向轉(zhuǎn)動(dòng) )共七十六頁(yè) 葉型壓強(qiáng)系數(shù)（相對(duì)(xingdu)系中） 葉背（手背，凸面）， 壓強(qiáng)小，又稱(chēng)吸力面（）； 葉盆（

7、手心，凹面）， 壓強(qiáng)大，又稱(chēng)壓力面（+） 葉型重要性 關(guān)系到葉片(ypin)對(duì)氣流的做功量，體現(xiàn)著葉片(ypin)上升力和阻力（風(fēng)軸系），或者說(shuō)，體現(xiàn)了葉片(ypin)對(duì)氣流周向做功力和軸向擠進(jìn)力（體軸系）。共七十六頁(yè) 以上圖中也畫(huà)出了靜葉柵通道的特征。與動(dòng)葉葉柵類(lèi)似(li s)，相鄰葉片組成的靜葉柵的過(guò)流通道面積也是逐漸增大的（出口A(yíng)3R大于進(jìn)口A(yíng)2R）。氣體流過(guò)靜葉柵通道時(shí)，絕對(duì)流速c，靜壓p。 壓氣機(jī)葉柵的排列(pili)順序：動(dòng)葉在前，靜葉在后共七十六頁(yè)共七十六頁(yè) 在動(dòng)葉相對(duì)坐標(biāo)系中，當(dāng)u1=u2時(shí),可壓縮管流的機(jī)械能積分形式能量方程式為： 此式可說(shuō)明實(shí)際氣體流過(guò)動(dòng)葉后，靜壓強(qiáng)升高的實(shí)

8、質(zhì)： 氣流通過(guò)(tnggu)擴(kuò)張形動(dòng)葉柵通道后，相對(duì)速度的動(dòng)能減少，其減少的動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)化為靜壓強(qiáng)的升高，一小部分用于克服粘性摩擦流動(dòng)阻力。共七十六頁(yè) 類(lèi)似地，對(duì)靜葉柵，用絕對(duì)坐標(biāo)系下的機(jī)械能形式的能量(nngling)方程描述： 此式說(shuō)明：氣體流經(jīng)靜葉后，氣流的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度值減少，其減少的動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)化為靜壓強(qiáng)的升高，一小部分用來(lái)克服粘性摩擦的流阻。共七十六頁(yè) 設(shè)計(jì)壓氣機(jī)時(shí)，為加大動(dòng)葉對(duì)氣流做功量，通常希望增大圓周速度，同時(shí)希望加大c1a（可減少發(fā)動(dòng)機(jī)迎風(fēng)面積）。 根據(jù)速度三角形，此時(shí)動(dòng)葉進(jìn)口W1則相應(yīng)增大. 當(dāng)增大W1值超過(guò)當(dāng)?shù)?dngd)聲速時(shí)，基元級(jí)即成為超聲速基元級(jí)。3 超聲速基元級(jí)

9、的擴(kuò)壓流動(dòng) 以動(dòng)葉進(jìn)口氣流相對(duì)速度是超聲速、靜葉進(jìn)口絕對(duì)速度是亞聲速的超聲速基元級(jí)為例，進(jìn)行討論(toln)分析。共七十六頁(yè) 通常超聲速基元級(jí)設(shè)計(jì)動(dòng)葉柵的通道是基本等直的，氣流過(guò)通道后其流向也就基本不變。 氣流在如此動(dòng)葉柵中基本不轉(zhuǎn)彎，那么(n me)氣流能否獲得加功和增壓？共七十六頁(yè) 進(jìn)口超聲速氣流流到動(dòng)葉進(jìn)口時(shí)，葉片前緣附近將產(chǎn)生一脫體激波 ，且脫體激波部分(b fen)涌入到葉片間通道中（虛線(xiàn)表示）。超聲速氣流(qli)經(jīng)過(guò)激波后，速度下降、靜壓升高共七十六頁(yè) 由圖看：氣流對(duì)動(dòng)葉作用壓強(qiáng)(yqing)p的合力方向由葉盆指向葉背 ，因此動(dòng)葉對(duì)氣流作用力方向是由葉背指向葉盆，即是順著動(dòng)葉的旋

10、轉(zhuǎn)方向，所以動(dòng)葉對(duì)超音速氣流也仍然實(shí)施了加功（做功）！激波后氣流靜壓升高（增壓(zn y)），用“十”號(hào)表示（激波前氣流靜壓低，用“一”號(hào)表示）共七十六頁(yè) 由圖知：通常的超聲速葉柵中，氣流基本不轉(zhuǎn)彎不變向，而仍然能夠產(chǎn)生(chnshng)出扭速！并且來(lái)流馬赫數(shù)越大，產(chǎn)生(chnshng)的扭速值也越大。 通常，超聲速基元級(jí)的u和wu均比亞聲速基元級(jí)的大，故加功量和級(jí)增壓比也都比亞聲速基元級(jí)的要大！共七十六頁(yè) 亞聲速基元級(jí)與超聲速基元級(jí) 工作原理(yunl)對(duì)比共七十六頁(yè) 亞聲速基元級(jí)中，動(dòng)葉旋轉(zhuǎn)對(duì)氣體做功加入能量時(shí)，一方面增加了氣流的絕對(duì)速度（動(dòng)能）和總壓；另一方面，依靠彎曲和通道擴(kuò)張的動(dòng)葉葉

11、柵，迫使氣流轉(zhuǎn)彎、并減小相對(duì)流速使氣流靜壓升高，由此完成了對(duì)氣流的加功增速（絕對(duì)速度）和減速（相對(duì)速度）擴(kuò)壓。 超聲速基元級(jí)中，旋轉(zhuǎn)動(dòng)葉葉柵一般采用非彎曲的葉片，因此氣流方向改變不明顯(mngxin)，它主要是利用激波來(lái)獲得運(yùn)動(dòng)氣流的扭速值，由此完成對(duì)氣流的加功和增壓。共七十六頁(yè) 對(duì)于基元級(jí)中的靜葉，使在動(dòng)葉中獲得足夠能量（絕對(duì)動(dòng)能）的氣流，通過(guò)(tnggu)靜葉柵擴(kuò)張通道，有能量做減速（絕對(duì)速度）增壓；同時(shí)它還起導(dǎo)向整流作用，將氣流引到所需方向，以便順暢地流入下一級(jí)。共七十六頁(yè) 提醒：如果不對(duì)氣體作機(jī)械功，僅靠氣體自身以降低(jingd)相對(duì)流速來(lái)增壓，那么，壓力增大的程度充其量最大等于來(lái)流

12、的總壓！ 機(jī)匣靜葉動(dòng)葉轉(zhuǎn)子(zhun z) 對(duì)于跨聲速葉柵，動(dòng)葉中氣流的減速擴(kuò)壓是通過(guò)激波與適當(dāng)彎曲擴(kuò)張通道二者共同作用而實(shí)現(xiàn)的。共七十六頁(yè) 4 氣體流過(guò)壓氣機(jī)級(jí)的參數(shù)變化規(guī)律 以壓氣機(jī)基元級(jí)工作原理(yunl)為基礎(chǔ)，分析氣體流過(guò)壓氣機(jī)動(dòng)葉和靜葉過(guò)程諸流動(dòng)參數(shù)變化特點(diǎn)。 共七十六頁(yè) 氣體流過(guò)壓氣機(jī)級(jí)的參數(shù)變化規(guī)律如圖（以平均半徑上基元級(jí)參數(shù)為代表，并假設(shè)進(jìn)出口平均半徑相同）。 圖中1-1為動(dòng)葉進(jìn)口(jn ku)截面，2-2為動(dòng)葉出口和靜葉進(jìn)口(jn ku)截面，3-3為靜葉出口截面。 圖3-12 氣流通過(guò)基元級(jí)時(shí)，動(dòng)葉片對(duì)氣流做功，使氣流出口(ch ku)總壓和總溫都比進(jìn)口值高。共七十六頁(yè)

13、從基元級(jí)氣流熱力過(guò)程看，氣體流經(jīng)動(dòng)葉后總溫和總壓均增加。 因流阻存在實(shí)際過(guò)程為熵增過(guò)程。與等熵過(guò)程相比，在p1*和p3*一定(ydng)情況下，實(shí)際消耗功Lu 大于理想等熵功Lad.k*。 共七十六頁(yè) 實(shí)際壓縮流動(dòng)過(guò)程流阻損失越大，過(guò)程熵增量(zn lin)就越大，實(shí)際消耗功與等熵功之差就越大。 共七十六頁(yè) 動(dòng)葉出口氣流與進(jìn)口氣流相比較(bjio)，不僅絕對(duì)動(dòng)能增加了，其焓也增加了！ 轉(zhuǎn)子動(dòng)葉片對(duì)氣體(qt)：增功（加功，做功）、增速(絕對(duì)速度）、增壓（總壓和靜壓）共七十六頁(yè)5 基元級(jí)的反力度 不論對(duì)亞聲速基元級(jí)還是超聲速基元級(jí)，氣流流過(guò)動(dòng)葉和靜葉時(shí)靜壓都得到提高。若給定(i dn)基元級(jí)壓力

14、升高幅度p3p1是一定的，則為實(shí)現(xiàn)這個(gè)總靜的增壓比值，動(dòng)葉和靜葉的靜壓升高可以采用不同的分配比例（百分比）。 但是不可隨意選取分配該比例來(lái)得到基元級(jí)總增壓比p3p1 ！因該分配比例對(duì)基元級(jí)性能(效率等)有很大影響。 該分配比例通常用基元級(jí)反力度概念來(lái)表示?；?jí)靜壓升動(dòng)葉的靜壓升靜葉的靜壓升共七十六頁(yè)共七十六頁(yè)可表征和度量(dling)動(dòng)葉中壓能的轉(zhuǎn)化程度！可表征度量靜葉中壓能的轉(zhuǎn)化(zhunhu)程度氣體流過(guò)基元級(jí)產(chǎn)生的壓能轉(zhuǎn)換的能量和為L(zhǎng)u 共七十六頁(yè)基于此，定義（能量）反力度(ld)表達(dá)式如下： 動(dòng)葉中用于壓能轉(zhuǎn)換的能量(nngling)占整個(gè)基元級(jí)用于壓能轉(zhuǎn)換的能量(nngling)的

15、比例值，描述了靜壓升在動(dòng)葉柵和靜葉柵中所占的分配份額比例（貢獻(xiàn)量百分比）。共七十六頁(yè) 壓氣機(jī)設(shè)計(jì)中，反力度參數(shù)是一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，必須慎重選擇其大小。 若反力度值過(guò)大，表面氣流在動(dòng)葉中減速擴(kuò)壓任務(wù)過(guò)于繁重，將會(huì)導(dǎo)致動(dòng)葉柵氣動(dòng)效率下降，從而基元級(jí)功效下降； 若值過(guò)小，表明氣流在靜葉柵中減速擴(kuò)壓任務(wù)過(guò)重，將導(dǎo)致靜葉柵效率下降，從而也使基元級(jí)效率下降。 能量反力度定義嚴(yán)格，但用起來(lái)不夠直觀(guān)方便。下面導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)(yndng)反力度表達(dá)式，其與速度三角形能體現(xiàn)出直接關(guān)系。共七十六頁(yè)共七十六頁(yè)（反力度(ld)過(guò)低）（反力度(ld)適當(dāng)）共七十六頁(yè)（反力度(ld)過(guò)低）共七十六頁(yè) 6 基元級(jí)速度三角形參數(shù)

16、的確定 單級(jí)軸流壓氣機(jī)視為由無(wú)數(shù)個(gè)基元級(jí)沿半徑方向疊加而成。壓氣機(jī)級(jí)對(duì)氣流的加功和增壓是通過(guò)每個(gè)基元級(jí)而實(shí)現(xiàn)的，基元級(jí)中氣體流動(dòng)特性是壓氣機(jī)流動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)。 軸流壓氣機(jī)基元級(jí)氣動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)給定(i dn)原始設(shè)計(jì)條件和要求，設(shè)計(jì)出基元級(jí)速度三角形，然后配上合適的動(dòng)葉和靜葉柵，來(lái)保證實(shí)現(xiàn)預(yù)期希望的流動(dòng)特性。共七十六頁(yè) 要通過(guò)一定幾何形狀的基元級(jí)葉柵實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)足要求的氣體流動(dòng)，基元級(jí)速度三角形起到重要的橋梁作用！ 針對(duì)軸流壓氣機(jī)進(jìn)口(jn ku)級(jí)的基元級(jí)速度三角形，分析如何設(shè)計(jì)基元級(jí)速度三角形，來(lái)滿(mǎn)足壓氣機(jī)設(shè)計(jì)主要要求 迎風(fēng)面積小、質(zhì)量輕 和 效率高等。 注意：這些要求之間常是相互矛盾和制約的（如迎

17、風(fēng)面積小和質(zhì)量輕的要求常與效率高的要求相對(duì)立），所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先滿(mǎn)足關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)折中平衡其它設(shè)計(jì)要求！共七十六頁(yè) 在 假設(shè)下，壓氣機(jī)基元級(jí)速度(sd)三角形就變成簡(jiǎn)化的速度(sd)三角形，決定它的4個(gè)主要參數(shù)是 。以下分析如何選取這4個(gè)參數(shù)來(lái)滿(mǎn)足壓氣機(jī)設(shè)計(jì)要求及選取時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。 (A) 進(jìn)口軸向速度 在設(shè)計(jì)基元級(jí)速度三角形時(shí)，通常是首先選取壓氣機(jī)進(jìn)口氣流軸向分速度c1a 。 在給定壓氣機(jī)流量條件下，選取的c1a數(shù)值越大，壓氣機(jī)進(jìn)口迎風(fēng)面徑向尺寸就越小。共七十六頁(yè) 從滿(mǎn)足壓氣機(jī)迎風(fēng)面積小和質(zhì)量輕的要求來(lái)講，應(yīng)該盡量選擇(xunz)較大的c1a值。 然而，迎風(fēng)面積小和質(zhì)量輕的要求與效率高

18、的要求往往矛盾。 若c1a值選得過(guò)大的話(huà)，將導(dǎo)致流動(dòng)損失很大，使效率降低；尤其動(dòng)葉根部處葉柵稠度大、葉片厚， 過(guò)大的c1a將產(chǎn)生此處氣流堵塞而損失大增。共七十六頁(yè)無(wú)須(wx)不斷地增加c1a 使其接近聲速！共七十六頁(yè) c1a 數(shù)值(shz)大小對(duì)壓氣機(jī)效率影響很大 壓氣機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，美國(guó)選擇 c1a 的原則通常是：對(duì)民用發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇和壓氣機(jī)，其氣流軸向速度對(duì)應(yīng)的馬赫數(shù)取值不超過(guò)o.5o.55；對(duì)軍用殲擊機(jī)壓氣機(jī)或風(fēng)扇，其進(jìn)口級(jí)的氣流軸向速度馬赫數(shù)取值小于 o.6 o.65。 蘇聯(lián)殲擊機(jī)用的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí),側(cè)重追求小的迎風(fēng)面積而寧可犧牲一點(diǎn)壓氣機(jī)效率，進(jìn)口級(jí)氣流軸向速度的馬赫數(shù)取值大于 o.65。共七

19、十六頁(yè) 我國(guó)設(shè)計(jì)研制的實(shí)踐也表明(biomng)：進(jìn)口級(jí)軸向馬赫數(shù)值選取是非常關(guān)鍵的，超過(guò)o.65可導(dǎo)致壓氣機(jī)效率明顯下降! （B）進(jìn) 口 預(yù) 旋 20世紀(jì)50年代前，為減少動(dòng)葉葉尖處進(jìn)口相對(duì)氣流馬赫數(shù)，滿(mǎn)足亞聲速壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)要求，通常采用正預(yù)旋設(shè)計(jì)(c1uo)。 動(dòng)葉進(jìn)口氣流相對(duì)速度為:共七十六頁(yè) 可見(jiàn)，當(dāng)進(jìn)口軸向速度和動(dòng)葉旋轉(zhuǎn)的圓周速度給定后，動(dòng)葉葉尖采用正預(yù)選設(shè)計(jì)可有效降低進(jìn)口相對(duì)氣流速度。 但動(dòng)葉根部附近的基元級(jí)因根部圓周速度u小，在加功量一定(ydng)前提下使得扭速很大。由下式知， c1u太大會(huì)使c2急劇增加，導(dǎo)致靜葉根部進(jìn)口氣流馬赫數(shù)過(guò)大，增加靜葉柵設(shè)計(jì)難度。共七十六頁(yè) 鑒于此，

20、在實(shí)際應(yīng)用(yngyng)中，很多設(shè)計(jì)采用綜合措施：尖部正預(yù)旋(c1u 0) + 根部反須旋(c1u 0). 20世紀(jì)50年代后期，隨著超、跨聲速壓氣機(jī)的出現(xiàn)，絕大部分超、跨聲速壓氣機(jī)都采用零預(yù)旋設(shè)計(jì)(c1u o)，這樣就無(wú)須(wx)配置進(jìn)口導(dǎo)流片，使得壓氣機(jī)質(zhì)量降低，軸向長(zhǎng)度也較短。共七十六頁(yè) 近年來(lái)，考慮到進(jìn)口導(dǎo)流片對(duì)提高壓氣機(jī)抗流場(chǎng)畸變(jbin)能力很有好處，而且它還可用于變工況時(shí)壓氣機(jī)的調(diào)節(jié)，故有些型號(hào)的壓氣機(jī)又采用了有預(yù)旋值的設(shè)計(jì)。 以上也知，合適的c1u選值對(duì)基元級(jí)反力度值的控制也很有效，若采用反預(yù)旋設(shè)計(jì)就可解決壓氣機(jī)進(jìn)口級(jí)根部反力度過(guò)小問(wèn)題。共七十六頁(yè)共七十六頁(yè)共七十六頁(yè)共七十

21、六頁(yè) （C）扭 速 為實(shí)現(xiàn)(shxin)輕量化，壓氣機(jī)級(jí)數(shù)應(yīng)盡量少，這就要求增加基元級(jí)加功能力。先以亞聲速基元級(jí)速度三角形為例進(jìn)行分析。（在u、c1不變情況(qngkung)下）；（氣流轉(zhuǎn)角）；共七十六頁(yè) 但使氣流在擴(kuò)張形通道中實(shí)現(xiàn)大的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向是很不易的，需要付出很大代價(jià)氣體(qt)在壓氣機(jī)葉柵中是頂著很大逆壓力梯度流動(dòng)的，當(dāng)動(dòng)葉型彎度和彎角過(guò)大時(shí)，葉背上氣流就不能再貼附于壁面，出現(xiàn)流動(dòng)分離現(xiàn)象，造成能量損失大增，圖3-14。葉背表面(biomin)有一大塊死水區(qū)和旋渦區(qū)，并一直延續(xù)到下游共七十六頁(yè) 那么，對(duì)于超聲速基元級(jí)，扭速是靠強(qiáng)激波系獲得的。由于存在激波與附面層干擾，會(huì)導(dǎo)致附面層急劇增

22、厚和分離(fnl)，損失劇增。為保證動(dòng)葉柵效率，扭速不能任意的增加。 由前面公式看出，在c1一定前提下，扭速過(guò)大會(huì)導(dǎo)致c2增加，即靜葉柵進(jìn)口馬赫數(shù)增加，這對(duì)靜葉柵流動(dòng)損失有很大影響。所以，受靜葉柵流阻損失也不能過(guò)大的限制條件，也是不能任意地增加扭速值的！共七十六頁(yè)共七十六頁(yè)共七十六頁(yè)共七十六頁(yè) （D）圓周速度 由輪緣功公式知，提高圓周速度可增加Lu ，從而級(jí)增壓比增加，壓氣機(jī)級(jí)數(shù)減少，壓氣機(jī)軸向尺寸縮短，質(zhì)量減輕。近幾十年來(lái)，壓氣機(jī)的發(fā)展也正是沿著該方向前進(jìn)的。 早期亞聲速壓氣機(jī)設(shè)計(jì)(shj)中，圓周速度受到動(dòng)葉進(jìn)口氣流相對(duì)馬赫數(shù)小于1的限制，故不能選取過(guò)大。20世紀(jì)50年代后期，設(shè)計(jì)(shj)出了適于高馬赫數(shù)氣流的超聲速葉型，研制出了超跨聲速壓氣機(jī)，葉輪圓周速度就有了大幅度的提高。共七十六頁(yè) 當(dāng)然圓周速度的選取(xunq)必須兼顧到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求。與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度發(fā)生矛盾時(shí)，通常在氣動(dòng)設(shè)計(jì)方面作出一些技術(shù)讓步，因?yàn)楫a(chǎn)品安全可靠是第一位的！共七十六頁(yè) C1a 動(dòng)輪進(jìn)口絕對(duì)速度縱軸向（轉(zhuǎn)軸方向）分量(fn ling) C1a 流量m 當(dāng)進(jìn)口面積和氣流狀態(tài)一定時(shí)： C1a m 推力F 當(dāng)流量一定時(shí)： 發(fā)動(dòng)機(jī)迎風(fēng)面積