航空叶片机原理ppt课件

1、1第五章第五章 基元级的基本理论基元级的基本理论多级轴流压气机的特点：多级轴流压气机的特点：轴流压气机（多级）：若干个级沿轴向顺序排列组成轴流压气机（多级）：若干个级沿轴向顺序排列组成各级的差异：几何尺寸（叶片长短等）；各级的差异：几何尺寸（叶片长短等）； 性能参数（压比和效率等）；性能参数（压比和效率等）； 工作环境（前、后）工作环境（前、后）个性或特殊性个性或特殊性各级的共性：工作原理（加功扩压）；各级的共性：工作原理（加功扩压）； 流动过程和性质；流动过程和性质；2第五章第五章 基元级的基本理论基元级的基本理论多级轴流压气机的特点：多级轴流压气机的特点：轴流压气机（多级）：若干个级沿轴向

2、顺序排列组成轴流压气机（多级）：若干个级沿轴向顺序排列组成各级的差异：几何尺寸（叶片长短等）；各级的差异：几何尺寸（叶片长短等）； 性能参数（压比和效率等）；性能参数（压比和效率等）； 工作环境（前、后）工作环境（前、后）个性或特殊性个性或特殊性各级的共性：工作原理（加功扩压）；各级的共性：工作原理（加功扩压）； 流动过程和性质；流动过程和性质；3多级轴流的简化：多级轴流的简化：简化的必要性：内部流动复杂，研究困难。简化的必要性：内部流动复杂，研究困难。简化过程：简化过程： 第一步：由多级压气机到单级第一步：由多级压气机到单级 简化条件简化条件忽略级与级之间的相互干扰忽略级与级之间的相互干扰

3、第二步：由级到基元级第二步：由级到基元级 简化条件简化条件圆柱面流动假设圆柱面流动假设45.1 5.1 基元级基元级一、级的几何参数一、级的几何参数外径：外径：内径：内径：轮毂比：轮毂比：径向间隙：径向间隙：轴向间隙：轴向间隙：tDhDthDDd 5二、叶片的型面特征二、叶片的型面特征6二、叶片的型面特征二、叶片的型面特征7二、叶片的型面特征二、叶片的型面特征8二、叶片的型面特征二、叶片的型面特征叶型即叶片的横截面。叶型即叶片的横截面。叶片可看作是由沿叶高不同半径处的许多叶叶片可看作是由沿叶高不同半径处的许多叶型叠加而成的。型叠加而成的。9三、基元级的概念三、基元级的概念10三、基元级的概念三

4、、基元级的概念用一个与级同轴而的圆柱面与轴流压气机级相截，得到圆柱面上的两圈用一个与级同轴而的圆柱面与轴流压气机级相截，得到圆柱面上的两圈“环形环形叶栅叶栅”。11三、基元级的概念三、基元级的概念基元级基元级：用一个与工作轮同轴的圆柱面与压气机的级相截，这样，在该圆柱面上将留：用一个与工作轮同轴的圆柱面与压气机的级相截，这样，在该圆柱面上将留下两排下两排“环形叶栅环形叶栅”若干个形状相同的叶型彼此以一定的距离沿周向均匀排列若干个形状相同的叶型彼此以一定的距离沿周向均匀排列。基元级理论是叶栅理论的基础。基元级理论是叶栅理论的基础。12三、基元级的概念三、基元级的概念平面上的基元级：平面上的基元级

5、： 将圆柱面上的基元级展将圆柱面上的基元级展成平面，并假设叶片数无限成平面，并假设叶片数无限多，就得到平面上的基元级。多，就得到平面上的基元级。135.2 5.2 基元级的加功扩压过程基元级的加功扩压过程 1 1、工作轮的加功扩压原理、工作轮的加功扩压原理工作轮的转动工作轮的转动工作轮叶栅以切线速度工作轮叶栅以切线速度U U移动移动C=W+U以绝对速度以绝对速度C1流向工作轮流向工作轮的气体微团，对工作轮来的气体微团，对工作轮来说是以相对速度说是以相对速度W1流入工流入工作轮叶栅的，并经过叶栅作轮叶栅的，并经过叶栅通道以后，以相对速度通道以后，以相对速度W2流出。流出。14 工作轮的扩压原理：

6、工作轮的扩压原理：工作叶栅通道：扩张通道工作叶栅通道：扩张通道AWP 而工作轮的主要任务：加入而工作轮的主要任务：加入PLdPWWWWWf212221122CPLu 1 1、工作轮的加功扩压原理、工作轮的加功扩压原理15 叶片表面的叶片表面的MACHMACH数分布数分布 叶片表面气动参数分布：叶片表面气动参数分布：16叶片表面气动参数分布：叶片表面气动参数分布： 叶片表面的压力分布叶片表面的压力分布 17 工作轮的加功原理工作轮的加功原理叶背叶背： 又称吸力面，压力小。又称吸力面，压力小。叶盆叶盆： 又称压力面，压力大。又称压力面，压力大。 uuuWWmP12aaaWWmtPPP122118伯

7、努利方程：伯努利方程：WfWfuLCPLCCdPL,21222122 2、整流器扩压原理、整流器扩压原理气流从工作轮叶栅流出后，以绝对速度气流从工作轮叶栅流出后，以绝对速度C2流入整流器叶栅，而以绝对速度流入整流器叶栅，而以绝对速度C3流出：流出：整流器叶栅通道：扩张通道整流器叶栅通道：扩张通道 ACP SfSfLPLdPCCCCC,322322232192 2、整流器扩压原理、整流器扩压原理总压总压P*如何变化？如何变化？从提高总压的角度静子有利吗？从提高总压的角度静子有利吗？在轴流压气机中是否一定需要静子？在轴流压气机中是否一定需要静子？3 3、压气机级的能量转换、压气机级的能量转换SfR

8、fStfuLCCpLCCpLCCpL,322332,31222131,31232d2d2d205.3 5.3 基元级速度三角形及其主要参数基元级速度三角形及其主要参数一、基元级速度三角形一、基元级速度三角形工作轮进出口的速度工作轮进出口的速度三角形：三角形：111UWC222UWC21一、基元级速度三角形一、基元级速度三角形W1U1C1W2C2U2C3C2aC1aCCCUUaaa12312;将叶栅进、出口的速度三角形画在一将叶栅进、出口的速度三角形画在一起，称为基元级的速度三角形。起，称为基元级的速度三角形。速度三角形的作用：速度三角形的作用：1 1、反映压力变化、反映压力变化2 2、间接反应

9、流动损失、间接反应流动损失3 3、反映各参数间的相互制约、反映各参数间的相互制约4 4、关联多种参数的数量关系、关联多种参数的数量关系22一、基元级速度三角形一、基元级速度三角形W1UW2CaC1C2C1uC2u132121 ; ;CCUUCCaa 相对速度的角度，相对速度的角度， 与切向的夹角；与切向的夹角； 绝对速度的角度，绝对速度的角度， 与切向的夹角；与切向的夹角；2- 1工作轮叶栅中的气流转折角；工作轮叶栅中的气流转折角；3- 2= 2- 1整流器叶栅中的气流整流器叶栅中的气流转折角。转折角。23二、决定基元级速度三角形的主要参数二、决定基元级速度三角形的主要参数（1 1）工作轮进口

10、绝对速度的轴向分量）工作轮进口绝对速度的轴向分量C1a: C1a流量流量m 当进口面积和气流状态一定时：当进口面积和气流状态一定时： C1am推力推力F 流量一定：流量一定： 发动机的迎风面积发动机的迎风面积 （2 2）工作轮进口绝对速度的切向分量）工作轮进口绝对速度的切向分量C1u : C1u通常也被称作为预旋：通常也被称作为预旋： 与与U U同向；同向； 反预旋反预旋与与U U反向；反向； 关于预旋的作用，我们下面将要专门分析。关于预旋的作用，我们下面将要专门分析。ACACmaa1124（3 3）轮缘速度）轮缘速度U U： （4）扭速扭速 Wu（或（或 Cu ）：）： *stuCULLUu

11、u*stuCULuuLWCuu21211uaCUCW21222uuaCCCC二、决定基元级速度三角形的主要参数二、决定基元级速度三角形的主要参数各参数间的相互关系和制约：各参数间的相互关系和制约：W1UW2CaC1C2C1uC2u25实际上速度三角形的各参数之间相互是有制约的，并受其他条件的限制实际上速度三角形的各参数之间相互是有制约的，并受其他条件的限制。例如：例如： 尺寸小（减小迎风面积）尺寸小（减小迎风面积）C1a W1 亚音限制亚音限制 重量轻（减少级数）重量轻（减少级数）U 、 Cu C2 此外，在其他速度分量不变的情况下此外，在其他速度分量不变的情况下*kfuLW26三、预旋的作用

12、三、预旋的作用 通过基元级速度三角形各速度分量之间的关系，我们初步分析了压气机各种要求通过基元级速度三角形各速度分量之间的关系，我们初步分析了压气机各种要求之间的相互限制和矛盾。而这些矛盾在一定程度上可以之间的相互限制和矛盾。而这些矛盾在一定程度上可以通过预旋通过预旋C C1u1u加以调和加以调和。W1W1C1C1C1u（1）U和C1a不变，不变， C1u W1 21211uaCUCW21222uuaCCCC27（2） W1和和C1a不变，不变， C1u U W1C1C1UUC1u21211uaCUCW21222uuaCCCC28（3） W1和和U不变，不变， C1u C1a（4 4）根部采用负预旋）根部采用负预旋 、C2（5 5）调节转子叶排的流动状态。）调节转子叶排的流动状态。21211uaCUCW21222uuaCCCC29305.4 5.4 反力度反力度一、反力度的定义一、反力度的定义基元级静压升工作轮静压升整流器静压升基元级静压升工作轮静压升整流器静压升SfRfuLCCdpLCCdpL,222332,21222122反力度（反力度（ ）：描述静压升在工作轮和整流器中的分配。）：描述静压升在工作轮和整流器中的分配。uRfLLdp,21SfRfuLdpLdpLCC,32,2