叶轮机械原理：第5章 离心式压气机

1、第5章 离心式压气机作业12：Page1322.3.6.补充题：与轴流式相比,离心式压气机在气动方面具有哪些特点?0第5章 离心式压气机1 离心压气机组成：转子（叶轮） 静子（扩压器）气流流过转子叶轮：轴向进气，径向出气。气流流过静子扩压器：径向进气，轴向出气。半开式叶轮2封闭式叶轮3径向叶片式扩压器(Diffuser)4轴向叶片式扩压器5轴向叶片式扩压器6无叶扩压器及出气蜗壳（Volute ）7管式扩压器8离心压气机的特点（相对于轴流压气机）1.单级压比高(可达8以上)；2.稳定工作范围宽；3.结构简单；4.单位迎风面积流量小；5.效率偏低(0.80左右）。9单级离心TM31910涡轮增压器

2、11鼓风机、通风机鼓风机通风机12TPE331-12U，Honeywell双级离心压气机1314离心压气机工作过程参数变化151级轴流+1级离心构成的组合压气机 沿流向静压变化16离心压气机径向叶轮的速度三角形17转子叶轮是离心压气机中唯一将机械功转变为气体能量的元件由动量矩方程得到加功量绝对坐标系下机械能能量方程18相对坐标系下能量方程19压比：效率：离心压气机的主要性能参数20离心压气机的主要性能参数流量：质量流量 体积流量风机的能头：21离心压气机转子叶轮理论叶轮流道中流体流动示意轴向旋涡说明实验无限叶轮流动理论与有限叶轮流动理论22离心压气机转子叶轮理论有限叶片叶轮出口速度三角形变化无

3、限叶片有限叶片滑移系数 有限叶片叶轮出口速度三角形的变化23离心压气机转子叶轮理论24离心压气机转子叶轮理论叶轮叶片的三种形式加功量（小） （中） （大）25离心压气机转子叶轮理论叶轮叶片的三种形式反力度 K0.5 K=0.5 K1.0，可实现无激波扩压。若不考虑粘性，气流在无叶扩压器中运动轨迹为“对数螺旋线”，即3=4。叶轮流道中流体流动示意43叶片扩压器叶片扩压器一般规律：d*4，Mc21, d* =8, Mc21.2, d* =10, Mc21.4。为避免流动分离，3-420，当量扩张角68航空用离心压气机：3：7476D2叶片式扩压器前有一小段无叶扩压器：D3/D2:1.051.124

4、445叶片扩压器（当量扩张角简单估算法）46扩压器叶片数影响一般规律：叶片数多，流量小，摩擦损失大，分离损失小。在小流量下，效率达到峰值。叶片数少，流量大，相同流量下摩擦 失小。小流量时分离损失大。4748离心式叶轮机的固定部件钝尾形（楔形）扩压器49管式扩压器大掠角前缘，适合进口高Ma数；气流通道截面接近圆形，角区二次流减弱；湿面积（摩擦面积）小。50管式扩压器51管式扩压器521.0nd0.7nd53管式扩压器PW100发动机5455CHANNEL56TANDEM57离心式叶轮机的固定部件弯道与回流器弯道和回流器弯道+回流器的总损失与径向扩压器相当。回流器中静压基本不升高，仅气流方向改变。

5、58离心式叶轮机的固定部件排气管等截面排气管蜗壳式排气管59 对称蜗壳 不对称蜗壳 离心式叶轮机的固定部件60离心式叶轮机的固定部件排气蜗壳 61转子叶轮流动损失摩擦损失分离损失尾迹损失激波损失二次流损失叶片通道内流动损失：6263转子叶轮流动损失分离损失非工作面(吸力面)的分离叶轮子午面上的流动综合流量、加功量、摩擦损失、分离损失等因素确定最佳叶片数和后弯角度。64闭式叶轮顶部的二次涡流半开式叶轮顶部的二次涡流转子叶轮流动损失65回流损失转子叶轮流动损失66轮盘摩擦损失转子叶轮流动损失67径向叶片式扩压器流动分离压力面分离双侧分离吸力面分离68径向扩压器流动分离改进前改进后69有叶片扩压器，

6、通常是扩压器叶片表面先失速，转子后失速。无叶扩压器，转子先失速，失速团进入扩压器后，随流而去。无叶扩压器中流动分离离心压气机流动失稳过程：70 离心式压气机由于扩压器（包括缝隙（无叶）扩压器，叶片式径向扩压器、轴向扩压器、弯道、回流器、管式扩压器等）的流动损失大，造成离心式压气机的效率偏低。71离心压气机的性能曲线72离心压气机的相似条件几何相似运动相似雷诺数相等(进入自模区可忽略)马赫数相等73两台相似压气机的参数关系几何关系：相似转速：相似流量：74两台相似压气机的参数关系 压比： 效率：压头系数：75风机、泵的综合相似参数比转速 在各种风机和泵等的设计中常用到一个反映其属于哪一种类型的综

7、合参数： 比转速 76比转速的定义：一台 Q=1 m3/s , L*s= 1 m2/s 的“单位叶轮机”与一台流量为Q、压头为L*s、转速为n的叶轮机的流动完全相似时，该“单位叶轮机”所具有的转速n。风机、泵的综合相似参数比转速77比转速 的推导当两台叶轮机完全相似，则有：几何相似运动相似（速度三角形相似）即有 （1） 78比转速 的推导由压头系数 和压头系数相等得到 （2）将（1）代入（2），消去Kl , 得到79按比转速的定义有：两台叶轮机若完全相似，则比转速相等。比转速相等的两台叶轮机，则不一定相似。风机、泵的综合相似参数比转速80比转速 的用途 （一）按比转速值明确将要设计的泵或风机的型式流量Q大、压缩功L*s小、比转速ns高的属轴流式流量Q小、压缩功L*s大、比转速ns低的属离心式中间的属斜流式81按比转 速分类82比转速 的用途 混流式螺杆式螺旋桨83比转速 的用途 （二）按比转速相等进行泵与风机的相似设计按设计要求的n、Q和L*s计算出ns在已有的风机（或泵）中找一性能好的、 ns相等（或相近）的做样本（选型）对样本进行放大（或缩小）相似设计84水泵的气蚀85水泵的气蚀86水泵的气蚀87水泵的气蚀气蚀现象的机理浅析88水泵的气蚀89水泵的气蚀90水泵的气蚀91水泵的气蚀92水泵的气蚀如何避免或减小气蚀