第五节-叶栅试验与叶栅损失

1、第五节 叶栅试验与叶栅损失本节主要分析喷嘴损失与动叶损失产生的物理因素和影响因素，同时分析与汽轮机流量、功率有关的叶栅出气角及其影响因素，以便热力设计时能选用气动性能良好的静动叶栅，确定完善的几何尺寸，构成所需的透平级。1.5.1 叶栅的几何参数与气动参数 环形叶栅、直列叶栅、平面叶栅 进气角、出气角、进气冲角、出气落后角 安装角、弯曲角（折转角） 弦长、节距、最大厚度、喉部宽度10lD径高比efre82pp12叶型的弯曲角气流冲角i11pi气流落后角ppp22叶型厚度Cmax 1.5.2 叶栅能量损失的表示方法衡量叶栅性能的指标：1）叶栅效率对于静叶：对于动叶：21111*nssnhhh22

2、221*bssbhhh衡量叶栅损失性能的指标：1）速度系数2）能量损失系数3）总压损失系数总压损失系数2221*ppppwwwb1110*ppppn能量损失系数与总压损失系数的关系叶栅性能的实验方法n1）总压损失系数中间和左边U形管中的液面差之比。右边U形管液面差为p0B为大气压BpBn)20压力系数为上述试验装置中左边和右边的U形管中的液面差之比。：压力系数p冲动式叶栅反动式叶栅1.5.3 叶栅损失叶型损失：1）附面层摩擦损失；2）附面层分离的涡流损失；3）叶片出气边的尾迹涡流损失；4）冲波损失fp端部损失叶型损失、式中fp分别称摩擦损失系数和尾迹损失系数；叶型损失系数；下一页附面层摩擦损失

3、：与叶型表面光洁度及压力分布有关减小该项损失的措施： a)在冲动级中采用一定的反动度，以增加汽流流速 b)减少叶片数并相应增大相对节距，以减少汽流流经的表面积附面层脱离引起的涡流损失：汽流产生涡流的原因：附面层中汽流动能因摩擦阻力而逐渐被消耗，在扩压段中动能一部分要转变为压力能，又要克服摩擦功。返回22111tticppp冲动式叶栅与反动式叶栅表面压力分布是不同的:1)叶片背面: 下降，C增加,达到最小值后，开始回升， 。 冲动式的 下降更快，也更低，回升也增大；2)叶片腹面：进口开始段 减速，继而开始 、加速；3)沿叶片表面压力不同的分布规律，影响到叶型表面的附面层的流态；层流紊流的过渡点

4、分离点4)扩压段的存在，有利于附面层的分离；5)冲动式的能量损失一般大于反动式；6）附面层在出气边分离，形成尾迹和尾迹涡迹损失。ppppp2oK27. 006. 0Kfp叶栅端部损失实际叶栅中的叶片高度是有限的，上下端部也将产生附加能量损失端部损失。汽流在端面附面层内流速小，产生的离心力不足以平衡凹凸两面的压差。汽流在上下端面的附面层内产生了自凹弧向背弧的横向流动，二次流。凡是能使叶栅汽道中横向压力差增大的因素，均会引起端部损失的增加。如叶型、相对节距和进汽角等。影响端部损失的主要因素： 相对高度bll叶型损失的影响因素 叶栅相对节距的影响； 叶片安装角的影响； 汽流角和冲角的影响； 雷诺数的

5、影响； 马赫数的影响；下一页70. 055. 0optt冲动式%64p反动式0 . 165. 0optt%5 . 28 . 1p最佳相对节距：除与马赫数和雷诺数有关，还与汽流的转折角、出汽边厚度和叶栅流道收敛程度系数k有关。opt)t(t ：opt)t(t ：附面层增厚摩擦和尾迹损失增大叶栅相对节距影响5 . 01M511094. 2Re0090a叶型安装角的影响（反动式叶栅）冲角的影响（反动式叶栅）11pi0i0i在叶型腹面的进口段出现扩压段在叶型背面出现显著的扩压段冲角的影响（冲动式叶栅）11pi0i在叶型腹面的进口段出现扩压段在叶型背面出现显著的扩压段0i冲动式叶型对冲角更为敏感雷诺数的影响5210)75(Re自动模化流动雷诺数反动式冲动式 叶型损失系数随雷 诺数的变化不大。叶型背面产生层流附面层脱离的情况bc11Re bw22Re 马赫数的影响返回1.5.4 平面叶栅出口气流角),Re,(2212叶型形状等MtbM20.5时11. 11K0 . 22K参考资料风洞设计原理伍荣林 王振羽 编著北京航空学院出版社 1985年10月第一版1.5.5 轴流透平叶栅综合试验数据 Ainley-Dunham 经验公式；叶型损失；端部损失；叶栅出气角；Ainley-Dunham 经验公式Ainley 公式叶型损失 失速冲角: 使叶型损失系数等于零冲角下, 叶型损