14-叶轮机械原理课程总结

1、叶轮机械的定义： 具有绕旋转轴转动的转子； 工质对转子叶片进行连续绕流； 叶轮机械原理课程总结 按照工质分类： 水力机械 热力机械 按照能量传递方向分类： 工作机：将外界输入的机械功转化为工质的机械能（动 能、压力势能）和热能（压气机） 原动机：将流体的机械能和热能转换为对外输出的机械 工（涡轮、汽轮机） 叶轮机械原理课程总结 按照结构形式分类： 轴流式和径流式 叶轮机械原理课程总结 气流在压气机与涡轮中流动特点对比： 1、气流在压气机叶栅中是逆压力梯度流动； 2、压气机单级扩压能力低，级数多； 3、气流在涡轮中是顺压力梯度流动，单级做功 能力较大，级数少。 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械流动

2、的特殊性（与翼型流动对比）： 1、叶型不是孤立存在的，流动过程中受周围叶 型影响；（平面叶栅试验、环形叶栅试验） 2、叶轮机属于旋转机械，从叶根至叶尖的展向 流动变化非常大。（扭曲规律的变化） 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械流动的复杂性： 1、流动非定常 2、流动是三维的 3、流体的可压缩性 4、流体的粘性 叶轮机械原理课程总结 复杂流动的简化： 1、按照周期性平均值将流动简化为定常 2、假设流动是轴对称的 3、流体的粘性影响仅存在于附面层内 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械原理课程总结 气动热力计算将叶轮简化为子午面流道的一元定常 可压缩流动问题 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械中的基本方程：

3、叶轮机械原理课程总结 叶轮机械中的基本方程： 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械中的基本方程： 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械中广义伯努利方程： 由动量守恒方程积分得到 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械原理课程总结 动量矩守恒定理： 叶轮机械原理课程总结 轴流压气机工作原理： 性能参数： 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械原理课程总结 压气机的基元级 叶轮机械原理课程总结 压气机基元级速度三角型： 叶轮机械原理课程总结 涡轮基元级速度三角型： 叶轮机械原理课程总结 基元级参数变化规律： 叶轮机械原理课程总结 基元级无量纲参数 压气机反动度定义： 运动反动度定义： * 101 * 0

4、2 ss sts hii hii 常用涡轮反动度的定义： 叶轮机械原理课程总结 基元级无量纲参数 流量系数： 载荷系数定义： Fu V u ca 2 u Lu 叶轮机械原理课程总结 压气机基元级设计： 设计压气机基元级由气动参数的设计开始 速度三角形的参数对压气机基元级增 压、加功及流组损失等性能有重要影响。 因此，气动参数设计既围绕速度三角形参 数的设计。 叶轮机械原理课程总结 1、扭速选取 2、圆周速度的选取 主要受叶片强度条件限制，最高转速可达 500m/s。（应用载荷系数） 3、轴向速度C1a的选取（流量系数） 4、进口预旋的选取 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械原

5、理课程总结 叶轮机械原理课程总结 压气机级的流动损失 叶轮机械原理课程总结 简化径向平衡方程： 叶轮机械原理课程总结 等功、等熵条件下简化径向平衡方程： 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械原理课程总结 动叶叶尖相对马赫数容易超限 静叶叶根绝对马赫数容易超限 叶轮机械原理课程总结 等反动度扭曲规律： 1、转子气流马赫数与转角沿叶高变化平缓 2、轴向速度沿叶高逐渐减小 叶轮机械原理课程总结 压气机相似准则： * 1 2 2* 1 * 1 1 T nD Dp TG 叶轮机械原理课程总结 压气机特性线： 叶轮机械原理课程总结 二、压气机进口总温、总压对特性线的影响： 1、总温不变总压改变情况下各特征截面压

6、比成 比例变化，特性线形状保持不变。（注：流量 发生变化）* 2、总压保持不变进口总温上升压比减小，反之 上升。（注：轮周功不变） 3、轮周功改变情况下特性曲线也要发生改变。 非设计工况1： 额定转速压比低于设计值 后面级流量 系数加速增加 容易引起阻塞 非设计工况2： 额定转速压比高于于设计值 前面级流量减少， 压比升高，后面级 流量系数加速减小 容易引起阻塞 非设计工况3： 中低转速时工作点 前面级压比、流 量均小于设计值， 由于压比较低流量 系数增加较快，易 出现前喘后堵的现 象。 非设计工况4： 转速高于设计值 压比、流量均高于 于设计值，由于压 比较高流量系数逐 级减少，易出现前 堵

7、后喘的现象。 防喘措施 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械原理课程总结 前弯叶轮与后弯叶轮对比： 1、前弯式叶片反作用度小，速度高。 2、前弯叶轮流道短，当量扩张角大。 3、流道周向速度梯度、压力梯度大 因此，前弯叶轮适用于较大通风 能力，较小升压比。如通风机；压缩 机、鼓风机多用后弯叶轮。 2 2 (cos2) c Pw rw nR 叶轮机械原理课程总结 叶轮机械原理课程总结 一、向心透平工作原理 1、向心透平优点 结构紧凑、制造工艺简单、造价低廉、流量较小 的条件下可获得较高效率。 2、工作特点 大焓降、高膨胀比、气动性能要求低 3、应用 小流量透平、增压器、高速微型膨胀机 叶轮机械原理课程总结 由上述特点可以看出： 1、向心透平叶轮出口相对速度较低； 2、相对速度低、牵连速度下降可以降低余速损失 3、流动损失与平均流速相关，流速低流动损失小 流动效率高。 4、动叶速度系数对透平效率影响不敏感，叶轮加 工精度要求低。 叶轮机械原理课程总结 向心透平的反动度 惯性反动度： 22 12 22 21 2 0 2 (1) 2 iner uu uD c inergas 1u 速比 2 2 1 D D D 轮径比 叶轮机械原理课程总结 一、简答： 1、涡轮和压气机叶片与气流间的能量交换有何不同？ 2、写出轴流压气机基元级理论功的欧拉方程表达式， 并指