叶轮机械原理 第三章(5)

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 M w1>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 M c1a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。

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轴流压气机的工作原理

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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) 零转折角(平直进口段叶型) 负转折角的型面(预压缩叶型) Ma1> 1.6 Ma1 < 1.2~ 1.6

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轴流压气机的工作原理

(来流Mw1不变)

反压 p 2 对超声速叶栅流动特征的影响

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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 臵开始下移，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；

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轴流压气机的工作原理

(反压p2不变)

来流Ma数对超声速叶栅流动特征的影响

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轴流压气机的工作原理

当来流 M a1 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 M a1 来说太低了。

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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

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轴流压气机的工作原理

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正激波脱体，正激 波强度大； 斜激波贴体，斜激 波强度弱。

第三章超声速叶栅流动特征：

轴流压气机的工作原理

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

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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)。

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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。

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轴流压气机的工作原理

气流到达每一个槽道的中 和特征线位臵时，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)。

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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。

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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。

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一、亚音压气机一级中的流动特征 (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。

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(2)径向间隙流动

倒流

泄漏流

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

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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