平面叶栅特性ppt课件

第四章轴流压气机平面叶栅的实验和应用。分析了压缩机初级的工作原理，得到了初级的速度三角形。下一个问题是如何设计正确的叶栅几何形状，使其能以尽可能小的损失实现气流的设计流动过程，达到性能良好的基本水平。本章的主要内容包括：1 .叶片型线和平面叶栅的几何参数2。平面叶栅3的气动参数平面叶栅4的实验研究。叶栅的效率和应力分析，平面叶栅的特性，透平机械的原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅的特性，透平机械的原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅的特性，叶型和平面叶栅的几何参数。涡轮机的原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，首先，叶型的几何参数，平面叶栅是由许多相同的几何形状组成，并按一定的要求和一定的距离排列，现在讨论确定叶型的几何参数。第四章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅的特性，1。中弧线：连接叶片内切圆中心的线是中弧线，称为中线。2.弦长b:中间弧线分别在a和b处与翼型线的前缘和后缘相交。连接点A和点B的线称为字符串，字符串的长度用B表示，缩写为字符串长度。3.最大挠度(fmax)及其相对位置：从中线到弦的最大距离称为中间弧的最大挠度，从该点到前缘的距离为A。涡轮机原理第4章轴流压气机叶栅试验和应用，平面叶栅特性，4、最大相对厚度及其相对位置e:翼型的最大厚度用cmax表示，它到前缘的距离为e，它们的特性应以相对值表示。5.叶片前缘角X1和后缘角X2:前缘点A和后缘点B的中心线切线与翼弦之间的夹角。6.叶片弯曲角：弯曲角等于前缘角和后缘角之和，表示叶片弯曲的程度。值越大，叶片弯曲越严重。7.叶片轮廓坐标：叶片轮廓的轮廓通常用坐标表示。亚音速单元级的叶片轮廓坐标通常通过在确定的中心线上覆盖选定的原始叶片轮廓(沿风洞吹风试验获得的弦长的最佳对称叶片轮廓厚度分布)来获得。叶片形式的凸面也称为吸力面或叶片背面，叶片形式的凹面也称为压力面或叶片盆。第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用，平面叶栅特性，2，原始对称叶型和中间弧线1，原始对称叶型，叶轮机械原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用，原始叶型：叠加到弯曲中心线之前叶型厚度沿弦长的分布。叶片型线中线与原对称叶片型线的匹配应用。NACA给出了中线的坐标和斜率，而其他的则由弧或抛物线给出。平面叶栅特性，透平机械原理第4章轴流压气机平面叶栅实验与应用，平面叶栅特性，2、中间圆弧(1)圆弧中间圆弧，透平机械原理第4章轴流压气机平面叶栅实验与应用，平面叶栅特性，2、叶栅中决定叶片位置的几何参数，将叶片排列成叶栅时有一定的要求。决定叶栅的几何参数如下：涡轮机原理第四章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅的特性，1。刀片安装涡轮机的原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅特性，3，叶栅稠度:稠度等于弦长与节距之比t，即=b/t，表示叶栅的相对密度，也称为叶栅稠度。4.几何进口角1k和几何出口角2k:分别是前缘点A和后缘点B处的中间弧线的切线和前缘的夹角。它们可以由前缘角X1和后缘角X2以及叶片型面的安装角y来计算。这两个角度是确定叶栅进口和出口气流方向的参考。涡轮机的原理第4章轴流压气机叶栅的实验和应用、叶栅的特性、5.2叶栅的气动参数和叶栅流场中各点的流动参数是不同的。然而，总的来说或在平均意义上，平均值可以在沿前缘线方向的一个节距内取，以表示叶栅远前和远后的完全一致的空气动力参数。如果第1-1节用于表示叶栅的前部，第2-2节用于表示叶栅的后部，并且空气动力学参数标有脚注“1”或“2”，则叶栅具有以下基本空气动力学参数：涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用、平面叶栅特性、平面叶栅空气动力学参数、涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用、平面叶栅特性，在上述平面叶栅空气动力学参数中：一些特征入流特性，例如马赫数和进口角有些代表了气动参数和叶栅几何参数之间的关系，如迎角和尾角。一些气动参数代表叶栅的气动性能，如气流角、压力比和损失系数。前者代表级联的功率潜力和扩散能力，而后者直接影响级联的效率。上述空气动力学参数之间也有密切的关系。平面叶栅的实验研究是研究不同几何特性的叶栅在不同入流条件下的气动性能。透平机械原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅的特点，为了利用上述几何参数合理地设计叶栅通道，为了保证预期速度三角形的实现，有必要了解平面叶栅中气流的物理图像，以便能够进一步分析几何参数对流动过程的影响。现在以平面叶栅为例，研究气体流过叶栅的物理图像。假设叶栅前的来流马赫数Ma1约为0.8，出口马赫数Ma2约为0.6。平行于中弧线的来流前缘切线与设计条件下的气流方向大致相似。2、平面叶栅中气体流动的过程，透平机械原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅特性，叶栅中流动的物理图像，透平机械原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅特性，如图所示，翼型前缘是半径为r1的小圆的一部分，当气流流向前缘时，它分为两段， 一个流向叶片背面，一个流向叶片槽，因此在前缘的圆周上出现一个分叉点A。 点A处的气流不能有两个速度，所以点A处的速度应该等于零，点A被称为向前驻点。前驻点A不一定与前缘点A重合，点A随来流而变化，不是固定点。气流在前驻点分成两股，分别流向叶片后部和叶片盆。因为前缘的半径r1非常小，曲率非常大，当绕小圆流动时，这导致具有大角加速度的加速流动。由于刀片背面的轮廓是凸起的，刀片背面的气流达到更高的速度。如图所示，声速m因此，叶片的背面有时称为吸力面，盆称为压力面。第四章轴流压气机平面叶栅实验及应用，平面叶栅特性，叶轮机械原理，第四章轴流压气机平面叶栅实验及应用，平面叶栅特性，第三章平面叶栅中的气流损失，以上分析表明平面叶栅的气流损失由以下几项组成：(1)边界层中气体的摩擦损失。(2)反向压力梯度下的边界层分离损失，如图(b)所示。特别是，激波-边界层干扰会加剧分离，导致分离损失急剧增加。(3)尾迹损失，即由后缘翼型上下表面边界层合并形成的涡流区引起的流动损失，如图(b)所示。(4)尾流与主流区的混合损失，或尾流后气流的混合损失。从气体动力学可以看出，当不同速度的气流混合时，会发生动量交换，从而造成损失。(5)气流波动过大造成的总压降。当超音速区出现在叶栅中时，激波必然存在。图(C)显示了叶栅流中的激波。涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用，平面叶栅的特性，平面叶栅中的叶型损失，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用，平面叶栅的特性，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用，平均出口气流角，平面叶栅特性， 透平机械原理第4章轴流压气机平面叶栅实验与应用，平面叶栅特性，透平机械原理第4章轴流压气机平面叶栅实验与应用，平面叶栅特性，5.3平面叶栅实验研究，上述气动参数之间仍然有着密切的关系，平面叶栅实验研究是研究不同几何特性的叶栅在不同的进气和出气条件下的气动特性。 下面描述平面叶栅的实验研究。下图是实验桌的示意图。第四章透平机械原理轴流压气机平面叶栅实验及应用，平面叶栅特性。在进行平面叶栅实验之前，按照要求的一致性和安装角度将叶片固定在圆盘上。旋转叶栅盘可以改变来流和叶栅的相对位置，从而改变攻角，控制气源压缩机出口的总压可以控制进气马赫数Ma1的变化。根据每个来流条件，测量并记录叶栅前后的气动参数，并使用上述公式计算叶栅性能参数。通过改变来流条件，测量和计算，可以得到低来流马赫数(Ma10.40.6)条件下叶栅的气动性能曲线。叶栅的性能仅取决于攻角，攻角被称为平面叶栅的攻角特性或平面叶栅的法向特性。(2)平面叶栅实验过程介绍，(3)涡轮机原理，(4)轴流压气机平面叶栅的实验和应用，(4)平面叶栅的特性，(3)平面叶栅实验研究过程中测量的参数，(4)轴流压气机平面叶栅的实验和应用，(3)涡轮机原理，(4)平面叶栅的特性，(4)平面叶栅实验研究过程中的数据整理，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用， 平面叶栅的特性，五.平面叶栅气动性能曲线1和2的实验研究结果，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅的特性，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅的攻角特性，平面叶栅的特性，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅的特性， 涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用，平面叶栅的特性，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用，平面叶栅的额定特征线，仅与叶栅一致性和额定出口角有关的额定特征线，平面叶栅的特性，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用，平面叶栅的特性， 涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用，平面叶栅的特性，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用，超音速叶栅的流动特性，平面叶栅的特性，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用，平面叶栅的特性，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅的特性， 涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，叶栅后静压对流动的影响，平面叶栅的特性，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅的特性，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅的特性， 涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用，平面叶栅的特性，涡轮机原理第4章轴流压气机平面叶栅实验和应用，平面叶栅的特性，涡轮机原理第四章轴流压气机平面叶栅的实验和应用，平面叶栅的特性，涡轮机原理轴流压气机级流，平面叶栅的特性，涡轮机原理轴流压气机级流，平面叶栅的特性， 涡轮机原理轴向压缩机级流，平面叶栅特性，涡轮机原理轴向压缩机级流，平面叶栅特性，涡轮机原理轴向