航空 发表于 2011-8-8 00:51:22

燃气涡轮发动机-压气机（课件）

<P>燃气涡轮发动机-压气机（课件）</P>
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航空 发表于 2011-8-8 00:52:28

<P>第4章&nbsp; 压气机<BR>压气机功用 <BR>对流过它的空气进行压缩,提高空气的压力。 <BR>压气机分类 <BR>离心式压气机 <BR>空气在工作叶轮内沿远离叶轮旋转中心的方向流动 <BR>轴流式压气机<BR>空气在工作叶轮内基本沿发动机的轴线方向流动 <BR>混合式压气机<BR>目前常用的是轴流式压气机</P>
<P>4.1&nbsp; 离心式压气机 <BR>组成 <BR>导流器（进气装置）：使气流以一定的方向进入叶轮， 以减小流动损失。 <BR>叶轮：叶轮是高速旋转的部件，对空气作功，提高空气的压力。 <BR>扩压器：通道是扩张形的，空气在流过它时，速度下降，压力上升。（降速扩压） <BR>导气管：使气流变为轴向，将空气引入燃烧室。 <BR>4.1&nbsp; 离心式压气机 <BR>组成 <BR>叶轮：从结构上叶轮分单面叶轮和双面叶轮两种。<BR>单面叶轮是在轮盘的一侧安装有叶片，从一面进气；<BR>双面叶轮是指在轮盘的两侧都安装有叶片， 从两面进气。<BR>&nbsp;&nbsp; 双面叶轮的优点：<BR>可以增大进气量，<BR>对于平衡作用在轴承上的轴向力也有好处。</P>
<P>4.1&nbsp; 离心式压气机<BR>增压原理 <BR>扩散增压原理：通道是扩张形的，空气流过时，速度下降，压力提高。<BR>离心增压原理：气体流过叶轮时，由于气体随叶轮一起作圆周运动，气体微团受惯性离心力的作用，圆周速度越大，气体微团所受的离心力也越大，因此，叶轮外径处的压力远比内径处压力高。<BR>4.1&nbsp; 离心式压气机<BR>离心式压气机的优缺点 <BR>单级增压比高,一级的增压比可达4:1－7:1 ,甚至更高; 稳定的工作范围宽;结构简单可靠结实;重量轻;所需要的起动功率小。 <BR>流动损失大，尤其是级间损失更大，最多两级；效率较低，最高只有83％－85％，甚至不到80％;单位面积的流通能力低，迎风面积大，阻力大。（不能多级增压）<BR>常用于小型发动机上,就是因为它简单结实。</P>
<P>4.2&nbsp; 轴流式压气机 <BR>组成 <BR>转子<BR>对空气作功，压缩空气，提高空气的压力<BR>由工作叶轮和连接件构成&nbsp;&nbsp; <BR>静子 <BR>使空气扩压, 继续提高空气的压力<BR>由整流器(整流环)和机匣构成<BR>1级=1个工作叶轮+1个整流器<BR>工作叶轮与整流环交错排列就形成了多级轴流式压气机。<BR>为了保证压气机工作稳定，在第一级工作叶轮前还有一排不动的叶片叫进气导向器。其功用是引导气流的流动方向，产生预旋， 使气流以合适的方向流入第一级工作叶轮。 <BR>4.2&nbsp; 轴流式压气机 </P>
<P>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>与多级轴流式压气机收敛形通道相适应，各级压气机叶片具有下述特征：<BR>叶片高度逐级变小；&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>叶片弦长逐级变短；&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>叶片数目逐级增多。<BR>例如PW4000发动机的风扇有38片叶片,而高压压气机第九级有108片叶片。<BR>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>轴流式压气机的优点 <BR>增加级数提高压气机的总增压比;可以改善效率,进而改善了给定推力下的耗油率。<BR>单位面积的流通能力高，比离心式压气机在相同的迎风面积时的空气流量多，推力就大，再加上总增压比高，推力就更大。<BR>轴流式压气机的缺点<BR>单级增压比低：1.15:1~1.35:1。这是因为要避免空气在转子叶片上发生分离和失速而引起的损失，所以流动通道的扩张度和叶片的弯曲程度都很有限。 <BR>结构复杂 <BR>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>多级：由于轴流式压气机的单级增压比低，而整台压气机的增压比高，一般在10~25范围内，有的更高，又由于整台压气机的增压比等于各级增压比的乘积,所以轴流式压气机都是多级的。<BR>推力大：由于轴流式压气机的单位面积的流通能力高，比离心式压气机在相同的迎风面积时的空气流量多，推力就大，再加上轴流式压气机的总增压比高，推力就更大。<BR>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>基元级的工作原理 <BR>压气机级的特征面：<BR>①－①: 叶轮进口截面;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>②－②: 叶轮出口截面, 整流环进口截面;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>③－③: 整流环出截面,&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>主要几何尺寸要:&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>级的外径&nbsp; Dt&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>级的内径&nbsp; Dh&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>径向间隙&nbsp; δ&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>轴向间隙&nbsp; Δ&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; </P>
<P>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>在轴流式压气机中,无论是工作叶轮,还是整流器两个相邻叶片间的通道是扩张形的。&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>1级=1个工作叶轮+1个整流器<BR>在压气机的最前边还有一排不动的叶片,叫进气导向器。</P>
<P>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>&nbsp;叶栅和基元级<BR>环形叶栅<BR>平面叶栅<BR>基元级</P>
<P><BR>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>基元级速度三角形<BR>绝对速度c：在静止坐标也就是绝对坐标上观察到的空气流过动叶的速度。 <BR>相对速度w：在运动坐标也就是相对坐标上来观察到的空气流过动叶的速度。 <BR>牵连速度u：叶轮旋转的圆周（切向）速度。 <BR>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>基元级速度三角形<BR>进口处速度三角形c① =w① +u①<BR>出口处速度三角形c② =w② +u②<BR>基元级速度三角形<BR>&nbsp;</P>
<P>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>决定基元级速度三角形的因素：<BR>c①a ：叶轮进口处绝对速度在发动机轴线方向的分量；<BR>c①u ：第一级叶轮进口处绝对速度在切线方向的分量叫预旋；<BR>正预旋： c①u的方向与圆周速度u的方向相同。 <BR>反预旋：c①u的方向与圆周速度u的方向相反。<BR>预旋是由进气导向器产生的。目的是为了防止压气机喘振； <BR>u ：叶轮旋转的圆周（切向）速度；<BR>Δwu ：叶轮进，出处相对速度在切向分量之差叫扭速。</P>
<P>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>基元级增压原理<BR>基元级由工作叶栅和整流器叶栅通道组成,两处叶栅通道均是扩张形的。 <BR>当空气流过工作叶轮叶栅通道时, 由于高速旋&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 转的叶片对空气作功,&nbsp; 使气流的绝对速度增大,&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 同时由于两个相邻叶片间的通道是扩张形的,&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 则使气流的相对速度降低,相对运动动能转变&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 为压力位能,使气流的压力和温度上升。<BR>当气流流过整流器叶栅通道后，由于整流器中&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 两个相邻叶片间的通道也是扩张形的，使气流&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 的绝对速度降低，绝对运动动能转变为压力位&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 能和内能，使气流压力进一步提高，温度也继&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 续上升，<BR>不论是叶轮还是整流器, 空气增压都是由于高速旋转的叶片对空气作功的结果。<BR>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>多级轴流式压气机 <BR>根据流量连续有:在不考虑引气的情况下,流过压气机出口的空气流量等于压气机进口处的流量, 即<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>在压缩过程中随着压力的提高,气流的密度也逐渐提高,即,&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 所以有:<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>在这种情况下,为了满足连续方程,原则上可以采用下述三种方法:<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>多级轴流式压气机<BR>流程形式为了保证流量连续，<BR>从前到后压气机的流动通道是收缩形的。所以压气既叶片由第一级是逐渐减小,叶片的弦长逐级减小,叶片的数目逐级增多。<BR>等外径的结构型式：用外径不变,增大内径的方法保证流道收缩。这种流道的优点是各级的圆周速度较大,可以提高每级的加功量,减少级数, 同时,机匣比较容易加工。它适用于大流量,中等增压比的压气机;<BR>等内径的结构型式：用内径不变,缩小外径的方法保证流道收缩。与等外径相比,在迎风面积一样时,如果增压比一样,则最后一级叶片的高度比等外径的要大,因而可以减小端面的损失,提高级的效率, 但在相同的增压比下,等内径压气机的级数比等外径压气机的级数要多一些。它适用于小流量,高增压比的压气机;<BR>等中径的结构型式：用缩小外径，增大内径的方法保证流道收缩，适用于大流量,高增压比的压气机。 </P>
<P>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>空气在多级轴流式压气机内的流动 <BR>进气导向器－导流环内的流动： <BR>速度略有上升;压力略有下降,产生预旋, 总温不变, 总压下降。 <BR>工作叶轮内的流动 ：<BR>相对速度下降;压力和温度上升;且改变气流的方向。同时总温和总压均上升。 <BR>整流环内的流动：<BR>绝对速度下降;压力和温度上升;且改变气流方向;为下一级叶轮进口提供合适的气流方向。总温不变,总压下降。&nbsp; <BR>最后一级整流环内的流动：<BR>绝对速度下降; 压力增大;温度上升; 使气流变为轴向(也就是所谓的“矫直作用”）; 同时也能消除涡流，使气流以比较均匀的轴向速度流入燃烧室。&nbsp; </P>
<P>4.2 轴流式压气机<BR>轴流式压气机的参数 <BR>压气机的增压比 <BR>压气机出口处的总压&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 与压气机进口处的总压&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 之比</P>
<P><BR>压气机的增压比等于各级增压比的乘积。<BR>压气机的增压比较高，而一级的增压比只有1 . 15~1 . 35，故轴流式压气机都是多级的。<BR>压气机的增压比也可以定义为:<BR>压气机出口处的静压与压气机进口处的静压 之比</P>
<P>4.2 轴流式压气机<BR>压气机功<BR>理想压气机功： 将1kg空气通过理想的过程从&nbsp; 压缩到&nbsp;&nbsp; 所消耗的功称为理想压气机功,用 表示。</P>
<P><BR>绝热压气机功： 将１kg的空气通过绝热的过程从&nbsp;&nbsp; 压缩&nbsp;&nbsp; 到所消耗的功称为绝热压气机功,简称为压气机功，用符号&nbsp;&nbsp;&nbsp; 表示。<BR>&nbsp; <BR>4.2 轴流式压气机<BR>压气机中的流动损失（叶型损失） <BR>粘性摩擦损失； <BR>尾流损失；<BR>尾迹和主流的掺混损失； <BR>分离损失；<BR>激波损失。<BR>4.2&nbsp; 轴流式压气机<BR>二次流动损失：<BR>①环壁附面层及其与叶型附面层之间的相互作用, 所引起的损失；<BR>②径向间隙存在, 引起倒流损失；<BR>③叶型端面处潜流所引起的损失等。</P>

曦福寜 发表于 2011-10-24 11:43:59

迫不及待哩！ganxie!
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