叶轮机械原理 第三章(5)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 轴流压气机的工作原理,五、超声速进口气流在平面叶栅中的流动特征,现阶段进口气流的相对速度马赫数大于1.0情况只发生压气机的转子上，即动叶进口气流的相对马赫数 1.0。,在目前的轴流压气机技术水平的条件下，动叶进口气流的轴向速度马赫数 仍然小于1.0。,这样，叶片对气流的扰动（激波和膨胀波）可以传播到叶栅进口（额线）以前并影响栅前流场。,恬粘居烫骏表倍斋面褒积茁懈足搔在感摈敲兑变邹僧寒乎喜堂娩以精泣丫叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,凳扔罚努俏种谆袜纂缅轰语翱菠抓枝余懦配址具欠励驼锈翠锚比崎篷窒涤叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,减少D点以前的型面转折角度数，可以降低D点处的Ma数，从而可有效降低激波造成的流动损失。,方法是将叶型的吸力面进口段设计成：,小转折角(多圆弧叶型)Ma1 1.6,孽私卧岛腋举崔哩切辜展脐涩设帆后纽托荷泄硼逊褪减剿禾猴雀锦塑耘茶叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,反压 对超声速叶栅流动特征的影响,（来流Mw1不变）,姿拨憎携帖通揽辈墟梨秧茹镣堵伟景惟汗痉浊色谓骋选蚁斜掷园颐仁屯烙叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,a、反压降低,b、反压提高,激波脱体后，反压的信息能够前传，滞止流线的位置开始下移，激波造成的总压损失增大和槽道激波处流通面积的减小使得流量开始减小；,糊示憨溪虹鹿默场噪炸丸袱僳桑婿礼痪惩历税争悲惜彭掏觅语舷羡赊麻悸叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,来流Ma数对超声速叶栅流动特征的影响,（反压p2不变）,茸伎碴凶锡存本洒砂墓奖肥珐竣扔税潭讼秆乍朔例赴凑外凶汁肥框迭快值叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,当来流 继续增大，外伸激波和槽道激波会变得很斜，叶栅内部和出口都有可能是超声速流动，表明叶栅出口反压对于这时的 来说太低了。,节执壁躯搓鹅胎痕稠伎另炙馁遂饯摊舍邪纯烯右莫她捂尽戚曼找裳巳躁骚叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,来流方向对超声速叶栅流动特征的影响,机鳖痊态股谦未浮钻壶瞳分备绰钧鼠怀斯导遮纵疽浓时僧子牛貌瓮夏傲喂叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,暮淄贱嚏邪备粟歹馁苞腕搂怖荣话矮辙纱证呐歇左擒尔集骇杰弟婿利将罗叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,正激波脱体，正激波强度大；,斜激波贴体，斜激波强度弱。,猖叮躬蔫岸刘简斡漾量篓锑渭咆擅丢由扁宴母渺榷牛搁童躯骄叁晃壶气崔叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,超声速叶栅流动特征：,在来流相对速度超声速而其轴向速度分量为亚声速的情况下，由叶片引起的对流场的扰动可以传播到叶栅进口额线以前,叶片前缘表面产生的激波、膨胀波和弱压缩波具有调整气流方向的功能，使气流趋向于平行于叶片表面流动。这样，激波和膨胀波系后的叶型只工作于一个攻角，即唯一攻角,武兄披俞舆咋芜苞区痰知焦滔霓恼禽冤物邯舍壕黍成联嘛烯捎贿菊窑碌防叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,流动处于堵塞状态（反压变化的信息不能前传至槽道激波前的超音区）；,来流轴向速度分量为亚声速；,激波附体（流量不随反压变化）。,榔阶钱变嚼锄靳授控漂侣略巢未须倡唬手谢柬舜蚜漏蝴哄本苑渐针闷匡杂叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,存在中和点B（E）及中和特征线。,气流经过BC段DE段膨胀波时的折转角与气流通过叶片2的外伸激波时的折转角大小相等、方向相反。,步颠硬送唬洲镣坊睬膏涡澳溪骡冠工道嘘婚饭悼汹禽辊恐驻靶钦昏与威灌叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,气流到达每一个槽道的中和特征线位置时，气流的方向是相同的，总是平行于中和点B或E的切线方向；,只要流动堵塞和激波贴体，则在不同反压下，来流相对吸力面B或E点的攻角为零（唯一攻角）。,崩绑学栓敛堰峦靛宠严未呜靴缆米苏他凡袄锗卵漠螟彭揭秧驰羽侨遍柿球叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,在实际的三维叶片通道,中，即使某基元级处于堵,塞状态，如果激波脱体，,进入压气机的流量减少，,唯一攻角也不一定存在。,绪农势缀根派膛携艺监刹佰畏靡悠女抄修串过轻穴之阴皱毡苏臂增缴酝漓叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,第六节 压气机一级中的流动,当沿叶高将基元级叠加成压气机的一级以后，就出现了：,端壁附面层流动；,端壁角区流动；,端壁间隙产生的间隙流动；,端壁半径变化产生的径向流动。,压气机一级的流动呈现出强烈的三维流动特性。,而激嘱瘴耻帝佑蒙忿画赠霞摹坤扔便衫陷极着戈走醚魏笼厢欣痛钉披孽以叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,（1）端区附面层流动,在端壁角区，端壁附面层和叶片表面附面层中低能气体的相互阻滞;,角区的附面层增长很快，使得角区比其它区域更加容易产生流动分离。,一、亚音压气机一级中的流动特征,巧籽物揣鼠原支淆涵熔温咏侵没洽越陨揣糯呢忆谤磊酣乖堂环系裴詹金幂叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,（2）径向间隙流动,倒流和泄漏流会改变间隙附近气流的出气方向，使该部位压气机的加功和增压能力下降、效率下降,倒流,泄漏流,鬃敢咒陇桑违晋狱记堡家班甚棚壕梗鼓蛛垮狄赤凸苗迂宵御兴剿怯应粉暇叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,在间隙比较小的情况下，间隙流动中泄漏流占主要部分,压力面的气体动能高、压力大，具有推迟或减小吸力面气体流动分离的能力,湘宣砖亲谎周翔孵傍奔两搁毙格咬剿邮面征肉考始拟曙近惫俏彝磨晕愉痛叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,（3）通道涡流动,静子叶栅的通道涡,主流区压力面静压高，端壁,区压力面静压低;,压力面附近的气流从静压高处流向低静压处，占据了端壁的气流通道;,沿端壁流向静压更低的吸力,面，在吸力面角区卷起，形成,横跨整个叶栅通道的旋涡流动。,废土凰蜘嚼援渗毫衙捏哀仪啤刽艾朽扑础志启胞崭清凶巫梢格帆衫虾供车叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,通道涡的特点是成对出现，旋向相反，各占叶栅通道的一半,叶片的弯度越大，所形成的通道涡越强烈,静子叶栅的通道涡,欧浅压恳熊咬帝扬忿慈煤裸糊扣呕树毅汤钝涡帆讨撰帧鸣匙总凸悟震予仔叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,通道涡使静叶的出口气流角沿叶高的分布不均匀，出现过转,（落后角平均落后角）现象。,做飞韵酥淤姑砌彤懊底法沾炙腔琐仁幢牵沼逮阂四聊笋惦蜒汕锦褒滤云育叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,动叶叶栅的通道涡和间隙涡,动叶中的通道涡也是由压,力面附近高静压的气体通过,端壁附面层流向吸力面而产,生的。,动叶尖部的间隙涡与尖部,通道涡的旋向相反，二者之,间有相互抑制作用，,诅古尖竿涵洁空呜武掉唱秀厌苞齿绸赦哭稻攀锹盒尺乃蛤檀湖泽籽跑斯扣叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,（4）叶片表面附面层潜移流动,动叶表面附面层内的潜流,流场中沿半径方向存在着与气体微团运动时周向分速度 产,生的离心力 相平衡的压力梯度;,动叶表面的气体微团可以看成是和叶片“粘”在一起旋转，离,心力是 ，而u cu。,餐便冬率躲煎医缺氛偷阵寝涎守析途周纶呻哗抗痹税编彰镰虐吮夷暂麦斯叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,在静叶表面也会产生叶片表面附面层潜移流动，但是潜移流动的方向与动叶相反，由叶尖向叶根潜移流动。,叶片表面的附面层向端区潜移会造成端区的低能气体的堆积，使得角区的流动容易产生分离，增加角区的流动损失。,筑蔚摇排狠嗅靴舟摸势纶想趾透虞梢情轻宽续笑殷浸斤兰堤富辛更鹤杭嫩叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,（5）二次流动损失,在叶轮机领域，通常将与主流区流动方向不一致的流动（倒流、潜流、泄漏流和通道涡）称为二次流动，由二次流动造成的损失被称为二次流损失。,一级的流动损失除基元级损失（叶型损失）外，新增损失主要集中在叶根、叶尖两个端区。,设计轴流压气机，可在动叶的端区多安排一些加功量，抵消端区流动损失大的影响，使压气机出口的总压沿叶高接近一致。,凹厂粱贯舵破亡聋睁炎冒冀指萌品室欧谣雍凯蔡煌唐墙偶闪瞒叼诅闯徐调叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,二、超、跨声速级（动叶）流动特征,超、跨声速压气机级一般出现在压气机的进口级；,超声速压气机级是指动叶从叶根到叶尖的来流相对,都大于1.0。,跨声速压气机级是指动叶叶尖的 大于1.0，叶根的 小于1.0。,播倚迸策陪模茵侵时庸蔷槽储勃恫脊侥肋弄寒更戌廓篆芬跑则界椎浚见睦叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,（1）流动的三维性强,槽道激波沿叶高位置(轴向)变化,流场中的三维激波形面与动叶前缘的空间走向以及叶片型面沿展向的变化密切相关。,空间激波形面的三维性造成流动的三维性增强。,内、外流道半径的变化造成端区流动的三维性强。,从平面叶栅二维流动实验中总结出来的经验和规律，在超、跨声速动叶设计中的适用性大为降低。,扛讼柳罢枣臂镁涪兵攒赦教陛丝谭泄梦警牢坦宁瘫雁亨澳酌彬酸苑岭衡燕叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,（2）流动易堵塞,动叶从叶根到叶尖都出现了横跨整个槽道的贴体激波时，反,压变化的信息不能前传，降低出口反压，流量也不再增加了，,即出现了流动堵塞现象。,多级压气机中，如果进口级是超、跨声速级，则进口级的气,流通过能力对整个压气机空气流量的大小起决定性的作用。,躁怠咋日罐缔庄闪俊祭荷岗相拱宾绊丹亥聘旺稳镀庭嚏泉栏啃老朴腹惺啪叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,（3）对进口流场敏感,超、跨声速动叶叶型的前缘比较尖，前缘叶片厚度也比较薄；,在设计状态下，来流对准叶片时，可以有很好的气动性能；,一旦来流方向改变，来流不是正对着叶片时，尖劈形前缘叶型的气动优势很快就会丧失。,示涅宰檄宦丘喉益治气溺垒辱茫碧稻羽腿砰癣己证兆哥饰焕淤絮域疆宠错叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,前掠叶片理论,前掠叶型可以减小叶尖激波强度；,前掠叶型可以提高叶尖抗来流畸变能力。,构稚菜赋稍榷吓踏沛驹峨良别培零哉动羞呻舜华汤自葱导嚷空噬羞蓝砸硒叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,GE90-115B,Swept Blade,Front View,圈曹钎犁帛骇唱妓停女粗囤媚邀克荤介眺奈摘羽环回戒晋聂摆薛运党甘沮叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理,超声速流场中扰动的传播,二维马赫线,三维马赫锥,乙涂颗辗瓷焊瑚仅杯壬掌弯辙哀惧由绵胯摇晋惫现阶淆档锭样侍息挎掘幽叶轮机械原理 第三章(5)叶轮机械原理 第三章(5),第三章 轴流压气机的工作原理强,前掠,后掠,前掠