增压技术第4章_轴流式压气机

第四章轴流式压气机工作原理轴流式压气机主要用于燃气轮机和大型船用发动机增压器;TECHNICAL PRESENTATION for IS ABE 20055级高压压气机3级（整体叶盘）员扇fHPCompressor 3 Stage AllBlisk Fan气动雾化主燃烧室AirsprayCombustorSingle Stage HP and LP Turbines 高、低压渴轮各一级全程可调收数一Wide Chord FOD Tolerant AerofoilsAvioRolls-RoyceMTU1TPFully Variable Con-Di NozzleBrush Seals刷式密封数字式发动机控制与曲團单元单晶涡轮叶片Single Crystal Turbine Blades3-Stage 3 级 reheat 步妊 刃亦丿力系缓不帝冠的高压Shroudless 涡轮叶片HPT Blade覽弦、外物锁伤容限风扇叶片CJS；DECMUDigital Engine Control& Monitoring UnitGontrol& Performance / Health Monitoring of the EngineResponsive, Carefree Hahdlir, Fault Diagnosis,TestabilityEJ200 Tech noloqy Features 空气在轴流式压气机中的流动方向大致平行于工作轮轴;结构上容易组织多级压缩，以每一级都较低的增压压力比 获得较高的总增压压力比；每级压力比在115135之间。每级压力比较低，空气流经每级叶片通道时无需急剧改 变方向，这样减少了流动损失，因而压气机效率较高。特别是大流量时轴流式压气机较离心式压气机更容易获 得较高的效率； 箭头代表空气流轴流压气机中气体流动动画压气机静叶压气机动叶轴流式压气机效率一般在87%以上，而离心式压气机最 高8485%。与离心式压气机相比，多级轴流式压气机具有流量大， 效率高、迎风面积小等优点，在现代航空用燃气涡轮发 动机中多采用轴流式压气机。一个工作叶片（图中3）和一个整流叶片（图中5）构成轴流 压气机的一个级。多级轴流式压气机剖面图1 导向器2轮盘3工作叶片4机壳5整流叶片6转子轴多极轴流式压气机每级中流动 情况相似、工作原理相同的特 点，所以普遍针对一个级进行 研究。轴流式压气机的级示意图a.工作轮1整流器轴流式压气机通过工作轮叶片对空气做功，提高空气的压力势能和动能，然后再通过整流器叶片通道的扩压作用，使气体所具有的动能进一步转化为压力能，达到压 缩空气的作用。1.环形叶栅和平面叶栅:通道面积，进出叶栅的相对速度流道内某半径处的环形叶栅1 工作轮叶栅2整流器叶栅气流在平面叶栅中的流动2.基元级速度三角形：无论是工作轮还是整流轮，通道都设计为扩压通道；即 叶片的岀口截面积大于进口截面积。基元级中气流速度的变化：速度降低：w2 W, c3 p2;气体流过压气机工作轮与整 流器后，压力和密度相应增加；进口往出口方向而略有降低。压气机静叶如1(a) 0。乂。2。乂3小皿鼻卩2(b) 5a = C2a = C3a ? =出(a) 0。乂。2。乂3小皿鼻卩2(b) 5a = C2a = C3a ? =出基元级的速度三角形(a) 0。乂。2。乂3小皿鼻卩2(b) 5a = C2a = C3a ? =出5.气体在轴流式压气机中的流动与损失气流流过叶片前缘时分为两股：分别流向叶背和叶腹；由于叶背和叶腹型线不同所以两股气流的速度也不同，叶背平面叶栅中的叶型损失（调匀损失+激波损失）（a）叶型腹面与背面附面层情况（b）叶栅通道的激波气流流过叶片时除平面叶栅的损失外，还有以下损失:(1) 摩擦损失(2) 机械功损失；叶片径向存在间隙，间隙存在回流；叶片的叶腹压力大于叶背压力，使得同一 叶片叶腹流向叶背的潜流。(3) 二次流损失由顶部潜流导致的底部补充回流叶片通道内流动损失情况示意图(a)径向间隙中的流动情况；(b)端部的二次流情况一、性能参数1、压比压气机的增压比定义:4PPl2、效率” _ uadb=7 =k-lT （八-1） n =（町-巧气体压缩过程的熔爛图S效率1、特性曲线自变量流量A参变量转速A因变量一压比、等效率线堵塞线喘振线Qmc单级轴流式压气机特性曲线10203040多级轴流式压气机特性曲线 nc压气机相对转速一一压气机设计状态的转速轴流式压气机的特性曲线的特点：随空气流量增加，增压压力比与效率比单极下降得 更剧烈，特别是在高转速下，特性曲线尤为陡峭。即多级轴流式压气机的工作范围较单级的工作范围 都狭窄。因此，轴流式压气机不能适应在转速不变而空气流 量变化较大的情况下工作，即轴流式压气机变工况能力 差。轴流式压气机在转速不变时，流量变化对速度三角形的影响(a)设计工况时(b)流量增加时,弘)流量减小时，三、通用特性曲线LuX U2C2u UlCu1k-i_ 1） = CpTf 3 kfit K -1q （兔）sin ccJt：A流量、压比等受环境因素的影响，如何才能使 获得的性能特性曲线，在任何环境下都能使用？厂7“ =U2C2u - UlClu k 厶二 C/TS-1）乳二 賦 J298Kg（入）sill a 人61 OOkPa100 kPa是环境温度和压强A折合流量、折合转速，消除了环境因素的影响A将真实流量换成折合流量，真实转速换成折合转速, 得到通用特性曲线。