发动机部件工作原理(共25张PPT)

第二章发动机部件工作原理第1页，共25页。第一节

压气机工作原理一、功能、要求及分类功能对气流进行压缩,提高压力。设计要求流通能力强、效率高、稳定、重量轻分类离心式

轴流式第2页，共25页。离心式压气机轴向进气，径向排气离心增压优点：结构简单、零件少级增压能力强(6-12)性能稳定轴向尺寸短缺点：效率低，迎风面大适合：小推力级第3页，共25页。第4页，共25页。轴流式压气机轴向进气，轴向排气优点：流通能力强、径向尺寸小、效率高缺点：结构复杂、级增压能力小、轴向尺寸长、零件多适合：高推力级、高速飞行飞机发动机第5页，共25页。二、轴流压气机增压原理多级组成，每一级由工作轮与静子组成。工作轮（转子〕：叶片、盘、轴静子（导向器〕：叶片、机匣转子在前、静子在后，交错排列第6页，共25页。1、亚音基元级增压原理分解级基元级平面叶栅平面叶栅动叶叶栅静叶叶栅截面编号1动叶进口2动叶出口（静叶进口）3静叶出口第7页，共25页。(1)气流在静子叶栅中的流动气体作绝能流动伯努利方程dp0V3V2对于亚音气流，减速必须经过扩张形通道。第8页，共25页。利用叶型偏向轴线弯曲，使叶片之间形成扩张形气流通道；在静子叶片中的增压原理：减速增压第9页，共25页。受强度、直径、相对速度等限制；如果不对气体作功，只靠减速增压，压力增加程度充其量等于来流总压；级增压能力强(6-12)绝对动能增量+相对动能增量气流以相对速度W1进入动叶。1k几何进口角适合：高推力级、高速飞行飞机发动机W2W1V2V1理想情况：绝热等熵压缩轴流式压气机(1)气流在静子叶栅中的流动级增压能力强(6-12)气流以绝对速度V2流出动叶。由于叶片转动切线速度U1；气流以绝对速度V2流出动叶。(2)气流在动叶叶栅中的流动速度三角形进口：气流以V1流向动叶；由于叶片转动切线速度U1；气流以相对速度W1进入动叶。出口：气流以相对速度W2流出动叶；由于叶片转动切线速度U2；气流以绝对速度V2流出动叶。第10页，共25页。轴流压气机一级：U1U2将进、出口速度三角形叠画在一起，W和V均向转动方向发生偏转：

W2

W1V2

V1第11页，共25页。伯努利方程绝对坐标系轮缘功压缩功、动能增量、摩擦功相对坐标系dp0W2W1叶型弯曲形成扩张通道相对速度减小，压力提高两式相减，得：压气机对气体作轮缘功绝对动能增量+相对动能增量动叶增压原理：加功、增速、增压第12页，共25页。为什么要加功增速如果不对气体作功，只靠减速增压，压力增加程度充其量等于来流总压；动叶对气体作功加入能量，增加绝对动能，使气流在其后的静叶中有足够的能量减速增压；排列顺序：动叶在前，静叶在后。级增压原理：动叶加功增速，同时靠扩张叶栅通道减相对速度，增加压力；静叶使在动叶中获得能量的气流，通过扩张叶栅通道减速增压。同时静子还起导向作用将气流引导到一定方向，为顺利进入下一级做准备。第13页，共25页。要提高每一级的增压能力，要提高Wu轮缘功Wu动量矩原理推导出（见教材P63）U–切线速度WU

–扭速U=f(n,D):高速旋转（n=10,000~50,000rpm)受强度、直径、相对速度等限制；扭速：增加叶栅的弯曲程度，增大扩张程度扩张程度过大，气流易分离，损失增大。亚音轴流压气机级增压比=1.1~1.4多级第14页，共25页。扭速增加叶栅的弯曲程度，增大扩张程度，可以增加扭速。第15页，共25页。第16页，共25页。2、超音叶栅增压原理进口超音速气流W1经激波后，降为亚音流W2´

，静压提高，然后气流转弯，速度降到W2，静压进一步提高。Mw1=1.3-1.5,第17页，共25页。3、压气机级压气机级沿叶高由基元级叠加而成；因沿叶高的切线速度大小不同，相对速度大小和方向均不同，速度三角形不同；沿叶高叶片是扭转的。第18页，共25页。第19页，共25页。4、全台压气机沿压气机轴向，随气体不断被增压，气体密度加大，气流通道逐级缩小，叶片变短。第20页，共25页。三、热力过程及主要参数1、热力过程理想情况：绝热等熵压缩实际情况：多变压缩hSP2*P1*等熵多变理想压缩功多变压缩功12i2第21页，共25页。2、主要参数增压比：流量：转速：多变压缩功：绝热效率：*k第22页，共25页。级增压能力强(6-12)U–切线速度WU–扭速沿压气机轴向，随气体不断被增压，气体密度加大，气流通道逐级缩小，叶片变短。流通能力强、效率高、稳定、重量轻级增压能力强(6-12)如果不对气体作功，只靠减速增压，压力增加程度充其量等于来流总压；沿压气机轴向，随气体不断被增压，气体密度加大，气流通道逐级缩小，叶片变短。压气机级沿叶高由基元级叠加而成；由于叶片转动切线速度U1；气流以绝对速度V2流出动叶。U=f(n,D):高速旋转（n=10,000~50,000rpm)气流以相对速度W1进入动叶。动叶对气体作功加入能量，增加绝对动能，使气流在其后的静叶中有足够的能量减速增压；绝热效率等于理想压缩功与实际压缩功之比。损失叶型损失流动分离尾迹激波环面损失（二次流损失）环面附面层漏气潜流