压气机思考题

1、第一章压气机的分类方法有哪些？答:工质的流动方向：轴流式，离心式，斜流式，混合式工质压强提高的程度：风扇，通风机，鼓风机，压缩机工质的性质：气体：压气机，液体，泵2，离心式压气机和轴流式压气机各自的优缺点？，轴流式：优点：1，迎风面积小；2,适合于多级结构；3,高压比时效率高；4,流通能力强;在设计和研究方法上，可以采用叶栅理论。缺点：叶片型线复杂，制造工艺要求高，以及稳定工况区较窄、在定转速下流量调 节范围小等方面则是明显不及离心式压缩机。离心式：优点：1，单级增压比高；2,结构简单、制造方便；3,叶片沾污时，性能下降小;，轴向长度小；5，稳定工作范围大。缺点：3简述压气机的工作原理？工作叶

2、片扩张通道对气流做工Lu回收部分动能气流= 工作轮= 压强增加动能上升=整流器= 压强增加流向调整性-第二章1、什么是轴流压气机的基元级？为什么要提出基元级概念？答：Q基元级：用两个与压气机同轴并且半径差&一0的圆柱面，将压气机的一级在沿叶 高方向截出很小的一段，这样就得到了构成压气机级的微元单位一基元级。Q在基元级上，可忽略参数在半径方向的变化，故利用基元级将实际压气机内复杂三元流动 简化为二维模型一一降维，便于做研究，故提出了基元级。2、压气机基元级增压比和等熵效率如何定义？答：基元级增压比：级静叶姗出口气压和工作轮进口气压之比。等商效率：气体等熵压缩功与实际耗用功之比。3、何为压气机基元

3、级的理论功？计算方法有哪些？答：单位质量流体获得的功Lu即为基元级的理论功。形式：Q Lu二吧- WQc ?2 C22Lu = h*2一 h*3 dp C2 C2Lu = J.+ 3 i + L + + L4、试画出压缩过程的温熵图，并指出理论功、 失功所对应的面积，热阻功是怎么引起的？多变压缩功、等熵压缩功和热阻功、摩擦损答理论功Lu=A；摩擦损失功=A* ；bd3*fbcd3*1*c多变滞止压缩功=Abc1*3*fb；等熵滞止压缩功=Abc3*ifb1*3*3*i热阻功引起的原因：Q尾迹损失，上下表面附面层在尾缘回合后形成的涡流，由于粘性作用，旋涡运动消耗动能转变我热能损失；Q尾迹和主流区

4、的掺混，同时由于粘性作用，使动能转变为热能损失。5、轴流压气机动叶和静叶的作用？动叶与静叶如何完成扩压？基元级工作轮叶栅的作用：扩压、加功；基元级整流器叶栅的作用：扩压、导向。静叶栅中：A A ,C p动叶栅中：A A ,w p即，静叶使用扩张流道，以3 2s, 3 2，3 22R 1R, 2 1，i2 1减少速度得以加压，动叶加压原理相似。6、什么是压气机基元级的速度三角形？与透平基元级速度三角形相比有何不同？答：速度三角形表示压气机级内气流速度之间的关系，是研究基元级工作原理的重要依据。7、决定速度三角形的参数有哪些？如何选取这些参数？为什么？答：动叶栅进口的轴向分速度cia:决定了压气机

5、的流量和进口截面面积。动叶栅进口的切 向分速度ciu:决定了流体介质进入动叶时是否有预旋。圆周速度U：直接影响压气机的轮 缘功的大小:在扭速不变情况下轮缘功和U成线性变化。扭速八Wu（A Cu）:扭速表示了流体 介质流经工作轮叶栅后流动方向在周向的扭转大小，决定了轮缘功Lu的大小。轴向分速度cia的选取：流量一定的条件下，增加cia可减小压气机迎风面积。过大的cia可 能使W1增大，动叶栅内可能出现激波，损失增加。通常要求进口马赫数（cia/a）不大于0.50.55 切向分速度ciu的选取：预旋C1u可控制C1a、轮缘速度U和相对相对速度可1的关系。利用 正预旋C1u（与轮缘速度U同方向）有效

6、降低动叶栅进口相对马赫数Mw1。利用正预旋C1u 提高轴向进气速度（在u和W1不变时）。在W1和C1a不变的条件下，利用正预旋C1u可增 加轮缘速度U,即允许压气机采用更高的转速运转。利用反预旋电（方向与U相反），可调整 气流方向，降低叶根、叶顶基元级气流速度方向角之差，并适当提高轮缘功。轮缘速度U的选取：增加轮缘速度，可以增加动叶的加功量，即Lu增加。相同的C1条件下， 提高U，W1增加，因此轮缘速度U不能过大。轮缘速度越大，离心力越大，因此，轮缘速 度还受叶片材料的制约。扭速八Wu（八Cu）的选取：扭速 Wu（A Cu）增加，轮缘功Lu增大。扭鬼 Wu（A Cu）增加，必然 有Aa和&增加

7、，带来的问题有：Aa个AP个出口速度W2减小、动叶栅内扩压度加 大，极易导致流动分离，流动损失激增。出口速度C2增大、方向角玲很小，增加了下游静 叶的设计难度。气流在静叶里偏转角变大，减速，扩压，易分离；出现超声流动区和激波， 造成激波损失；流量易堵塞。所以扭速必须有所限制。8、什么是压气机基元级的反动度？反动度为0、0.5、1的级各具有哪些特点（从流动特点、 速度三角形）？答：反力度定义了基元级静压增加在工作轮叶栅和整流器叶栅中的分配，其定义为：Q :=1 - c ； - c:Q =0的压气机基元级：W = W = W ；此时，动叶栅2 L1u2u 1a2au中静压增加为零，轮缘功全部用于提

8、高出口速度C2。静压升全部在静叶栅中完成，导致静叶栅中扩压度太大，流动分离。Q =1.0的压气机基元级c1u = -c2u ； C1 = C2在这种级 中加给气体的功全部都在动叶栅中转换为压力能，而静叶栅只改变气流流动方向，并不提高 压力。QQ =0.5的压气机基元级：=W |，c = W |。在具有对称速度三角形的级中， 1u 1 2u2u1uMw1-Mc2，因此，动静叶栅内气体的流动状况基本相同。在亚声速条件下，Q=0.5的级可以 允许较大的圆周速度，从而可能获得较大的理论功。1 .中孤线弦长b最大挠度f岫及其位置a- /（I/=专和万 bb最大厚度c或及其位置er = 和 e = - b

9、b叶型前缘角和后缘角叶型弯角e ，仅二光+为I ax9叶型主要几何参数有哪些？答：10叶栅几何参数有哪些？答：安装角Z :叶型弦线与额线的夹角 节距/栅距t:两相邻叶型对应点之间沿额 线方向的距离；几何进口角plk :叶型中 线在前缘的切线与额线的夹角；几何出口 角02k：叶型中线在后缘的切线与额线的 夹角；叶栅稠度T : t =b/t，表明叶栅的 疏密程度。11如何完成叶型的造型？答：1.中孤线的确定，2.选择合适的原始 叶型进行叠加，a.选取叶型，b，控制扩散 叶型。3叶型合成，12冲角和落后角？答：1）气流进口角01 : 1-1截面处气流速度（相对）与额线的夹角（2）气流出口角02： 2

10、-2截面处气流速度（相对）与额线的夹角（3）冲角i：几何进气角和进口角之差，i= 01k - 01（4）落后角0 :几何出气角和出口角之差，6 =02k-02（5）气流转折角 & :气流经过叶栅方向的变化13什么是叶栅的临界马赫数？气流流过叶栅的基本特点？答：临界马赫数Macr:当叶栅内最大速度达到音速时对应的叶栅进口马赫数叫临界马赫数，其大小与叶型前缘小圆半径、f e C a有关14叶型损失的种类及各自引起的原因？如何控制？答：Q附面层内气体的摩擦损失；由于流动工质存在着粘性，流动产生粘性阻力 导致摩擦损失；。附面层分离损失：由于正逆压梯度的存在，使得流体在某一点 后在附面层内出现逆流现象一

11、一附面层分离；采用高速气流喷入附面层在分离处 室流体重新获得能量、设置狭缝将附面层吸入、安装绕流片、设计流道扩张角不 宜太大Q尾迹损失：上下表面附面层在尾缘处汇合后形成的涡流，由于粘性作用 把动能转化成热能造成损失Q尾迹和主流区的掺混损失：由于尾迹的气流速度 小，主流速度大，两者存在很大的速度差，由于粘性作用，两者掺混，是动能转 变我热能造成损失Q激波损失：由于气流马赫数大于临界马赫数，流道内出现激 波使机械能损失导致总压下降。15扩散因子的作用？答：扩散度D，作为判断叶栅内流动是否分离的准则数。可见，扩散因子是反映 叶栅扩压和负荷的总要参数，也是决定叶栅总压损失的主要因素。16什么是平面叶栅

12、的正常特性性？该曲线反映了 什么特性？答：正常特性曲线：即& =f1 （i）和3 =f2 （i）的 关系表示在图上的曲线；表示同一几何参数的叶栅， 在气流攻角发生变化时叶栅性能的变化;也就是说同 一几何参数的叶栅，工作与不同速度三角形的特性。额定特性曲线：即把 6 *, p 2*与丁的关系通过试验结果表示在图上，所得出 的曲线；不同几何参数的叶栅和额定工作点速度三角形的对应关系；该曲线上的 每一个点，对应不同的叶栅，对应不同的设计速度三角形。叶栅的正常特:17什么是叶栅的额定特性线？该特性线反映了什么？答：上% * *弟三章1什么是两类流面法？答：把整个空间的三维流场分解成一个从叶片到另外一个

13、叶片间的流面（舄流面）和从叶根 到叶尖的流面（S2）两类面上的二维流场来求解的方法。2 了解简化径向平衡方程的推导过程，了解简单径向平衡方程成立的条件，什么是简单径向 平衡方程？该方程反映了什么？J_ =答：”流动定常;；考虑叶片排间轴向间隙内的流动；忽略运动方程 中的粘性力；轴向间隙内半径方向的熵梯度为零；不计气体种类作用；轴向间隙 内的流动为轴对称；设气流沿圆柱面流动，Cr=0,Rm8。只要确定了轴向间隙中的气流速度的一个分速度（Cu）沿半径的变化规律，则就 知道了另一个分速度（Ca）沿半径的变化规律就确定了。3压气机叶片为什么要扭转？答：叶片各个半径值上，速度不一样，根据速度三角形（气流

14、速度，叶片转速，气流相对速度）， 各个半径值上的叶片迎角也就不一样，所以，叶片就要做成了扭转的。4叶片扭曲规律有哪些？压气机采用等环量扭曲规律设计，其气流参数和反力度沿叶高的如 何变化？等环量扭曲规律的优缺点？答：扭曲规律：Q等环量扭曲规律Q等反力度扭曲规律Q通用规律等环量扭曲规律：C r=const； C =const； C r=const； C =const； L =const； a、a 沿叶1u1a2u2au12高增大；pJ2沿叶高减小的很快；Q =1- （1-Q m）（rm/r） 2沿叶高增大很迅速。优缺点：优点：Ca径向分布均匀，有利于提高效率缺点：C1u沿叶高降低，导致叶顶预旋 小

15、，Ma增大，极易突破临界马赫数范围；反力度沿径向变化剧烈，难以同时兼顾叶顶与 w1叶根的反力度，使效率下降；气流角沿叶高变化很大，导致动叶与静叶扭曲度大，不易加工; 在叶根处，C2u很大，U2较小，可能使62大于900。5压气机级内的流动结构有哪些？什么是压气机内的二次流损失？答：压气机级的主要流动结构：Q叶片表面饶流Q端壁附面层Q通道涡Q叶片附面层径向迁 移Q径向间隙流动二次流损失：在叶轮机领域，通常将与主流区流动方向不一致的流动（端壁掺混、倒流、潜 流、泄漏流和通道涡）称为二次流动。二次流动引起的损失统称为二次流损失。6压气机级的损失有哪些？与基元级的流动损失有哪些区别？答：级的损失有：Q

16、叶型附面层中的摩擦损失Q尾迹中的涡流损失Q尾迹和主流的掺混损失 Q分离引起的损失Q几波的波阻损失。以上5点是由于级为基元级叠加而成的，两者共有的 损失。区别在于级的流动还存着一下的损失：Q环面附面层中是摩擦损失Q掺混损失在叶片 排之后建立起来的环面附面层，后面一排叶片就有把它们和主流混合的趋势，从而引起掺混 损失Q通道漩涡引起的损失。Q叶片附面层潜移引起的损失Q径向间隙引起的损失。流向调整 第四章1为什么多级轴流压气机的叶片沿流程逐渐变短？流程形式为了保证流量连续，从前到后压气机的流动通道是收缩形的，所以叶片沿流程逐渐 变短。2试分析等外径、等内径和等中径流程的优缺点等外径特点：具有较大的圆周

17、速度，有较大的加功量，利于减少级数机匣易加工适于流量大、增压比中等的压气机等内径特点：末级叶片较高，损失较小但由于圆周速度减小，级数将有所增加适于流量较小、增压比高的压气机等中径特点：特点：介于等外径和等内径流程之间3由于热阻功压气机内也存在重热现象，压气机重热现象将导致什么后果？重热现象导致压气机效率降低。4为什么引入轮缘功修正系数和流量储备系数Km ？由于端壁区流动损失本身就大，因而这两种效应不能相互补偿，导致实际加功能力小于设计 加功量。为弥补该误差，设计时引入轮缘功修正系数Lu，用来补偿因环壁附面层引起的有效流通面积的缩小，放大设计流量，因此引入流量储备系数Km。5为什么在多级轴流压气

18、机中轮缘功的分配是两头小，中间大？前1、2级马赫数较大，变化工况大，效率较低，因此加功量宜偏小；末几级叶片短，端壁 附面层厚，二次流损失大，因此加功量也应小，所以是两头小，中间大。6轴向分速沿流程的变化规律是怎样的？有三种变化规律：方式1：匀速减小；方式2：首先保持不变、后减小；方式3：先增加、 后减小。注意：轴向速度每级递降的数值在12m/s左右,下降过急易引起过大的正压强梯度，使级内 流动变坏。-J-* Vr.第五章1离心压气机的主要部件及其作用？1，进气装置：起作用是把气体以一定方向（或分布规律）引入工作轮，气流在这一段内 速度略有增加，而静温和静压则略有下降2，工作轮：提供压缩气体的机

19、械能。扩压器：缝隙式扩压器的作用是进一步提高气体压力，降低气体速度，而叶片式扩压 器公用如同轴流式压气机的静子一样。集气管：作用是进一步降低气体速度，提高压力，把气体引入燃烧室。2离心压气机的增压原理和轴流式压气机的相比有何异同？轴流式压气机：气体经动叶作用获得能量头并在静叶中减速增压；离心式压气机：气体经叶轮作用获得能量头并在扩压器中减速增压3离心压气机工作轮形式？常用的工作轮有开式、半开式和闭式。4离心压气机工作轮叶片的形式有哪三种？各自的特点？常用的工作轮叶片有前弯、径向和后弯三种。前弯：做功能力大，效率低；多见用于通风机。径向：升压能力最强；多用于燃气轮机压气机。后弯：做功能力小，效率

20、高；用于尺寸、重量要求不严的一般工业用途上。弟六早：1单级离心式、单级轴流式压气机的流量特性线有何不同？试说明原因？保证压气机进口条件以及转速不变，压气机增压比和效率随流量的变化曲线即压气机的流量 特性。离 C?压7 （机的流量特性线轴流压气机的流量特性线2进口总温如何影响压气机的流量特性线？ T1*对压气机的流量特性线影响 离心式：进口 T1*增加，压比下降3压气机流动相似的条件有哪些？其动力 相似准则数是什么？压气机流场相似的条件：几何相似、速度 三角形相似和进口马赫数相等（工质性质相 同）。动力相似准则数是马赫数。4什么是压气机的通用特性线？0.850.800.75050邳5,04.03

21、.02.01.0利用相似参数画出的压气机通用特性曲线 可以描述所有相似压气机的性能。5当压气机工作点和不稳定边界相交时可能出现哪 两种不稳定流态？各自的特点及两者的相互关系如 何？喘振和失速失速：随压气机流量减小，进口来流正冲角增加， 达到某一值后，在吸力面发生大范围分离，叶栅的 气流转折角6和静压升不再随冲角增大而增大。在压气机及其进出口管道和节流装置构成的整个压 缩系统中，气流做低频轴向振荡的现象即喘振。喘振与旋转失速的关系喘振是与失速完全不同的一种气流脉动现象。机内的周向轴对称被破坏，呈局部非定常性，但压气机仍然能与下游部件匹配工作。，压力忽高忽低，有可能伴随着旋转失速的产生、发展旋转失

22、速时，压气机的流量仍然稳定，不过一个或 多个低速气流区围绕压气机的轴线旋转，使得压气喘振时，整台压气机的流量时增时减和消失，此时压气机不能实现与下游部件的稳定匹配。旋转失速不一定发生压气机喘振，但它是压气机喘振的直接诱因。旋转失速的退出具有滞后性，而喘振的退出没有这种滞后性。6什么是旋转失速？失速：随压气机流量减小，进口来流正冲角增加，达到某一值后，在吸力面发生大范围分离， 叶栅的气流转折角6和静压升不再随冲角增大而增大。旋转失速：失速团首先出现在叶片排的少数叶片上，失速团并以一定的速度沿周向运动。7压气机的防喘措施有哪些？各自的防喘原理是是什么？气动设计防喘：在设计阶段控制失速，提供大的喘振

23、裕度。选择合适的气动设计参数，保证各级靠近设计点控制叶背附面层分离(吹/吸、开缝叶栅、串列叶栅)机匣处理：在正对动叶的机匣上开槽、孔或缝，使之具有一定的柔性， 可以改善叶片顶部的流动，延缓失速的发生，达到扩稳的目的。调节防喘：最根本地也是要减小非设计工况下的冲角。常采用防喘振措施有中间放气、旋转导叶和分轴压气机等。1) 中间放气可调导叶/静叶分轴压气机8何谓多级轴流压气机在非设计工况下的不协调性？答：1.当压气机工作压比高于设计值，流道收缩偏慢，那么带来的结果是轴向速 度减小；2,当压气机工作压比小于设计值，流道收缩太快，那么带来的结果是 轴向速度增大。重点：1.当工况点由AP，即进口流量减小

24、(C1aI)，此时压比增加，那么必有出口轴向速度迅速减小(C3a II)，气流冲角很大，叶背发生分离，末级率先进入不稳定工作区。当工况点由A-B，即进口流量增加（C1at ），此时压比减小，那么必有出口 轴向速度迅速增加（C3a11）,导致气流负冲角大，在叶盆发生分离。末级率先 进入堵塞区；当折合转速大于设计值（A-D ），压气机压比、流量均增大。进口轴向分速 增加，而末级轴向分速减小。前面级率先进入堵塞区、而后面级可能进入不稳定 工作区。（前堵后喘）当折合转速小于设计值（A-C ），压气机压比、流量均减小。进口轴向分 速减小，而末级轴向分速增大。前面级率先进入不稳定区、而后面级可能进入堵 塞区。（前喘后堵）轴流压气机进口滞止压强和滞止温度分别为0.1MPa和292K，压气机的总压比 是9.5，如果压气机的等熵滞止效率为0.85,请计算压气机的轮缘功和出口温度。（k=1.4,Cp=1.005K一轴流压气机级有下列数据:进口滞止温度295k，出气角& 2为580，流量系数等 于0.56，相对进口马赫数为0.78，反动度为0.5，试计算压气机的总温升。已知某10级轴流压气机的总压比为4.5，压气机的等熵效率为0.8