基元级速度三角形
风机与压缩机教材第十章轴流式压气机
6，进出口马赫数 M w1 ， M c1 ；
Δβ 与扭速 Δwu 有关：
Δ wu ca
=
w1u c1a
− w2u c2a
= ctgβ1 − ctgβ2
二，压气机叶栅的特征 在一定进气条件下，由风洞试验得到叶栅几何参数和气动参数之间关系，常用下面曲 线表示。
第十章 轴流式压气机 现代航空用燃气轮机中多用多级轴流式压气机。主要由于其效率高(>87％），通风面积 小，也可用于大流量工况下运行。其主要结构如图 1 所示，由导向器，轮盘，工作叶片，转 子轴，整流叶片和机壳组成。对于多级轴流压气机，每个级中的流动类似，工作原理相同， 所以可以针对一个级进行研究。在每个级中，可以认为外径和内径沿轴向变化很小，可以认 为气流是沿圆柱表面上的环形叶栅的流动。环形叶栅展开后，可以看成是平面叶栅。每组圆 柱面上的环形叶栅可以认为是一组压气机的基元级。从轮毂至轮缘无数多个基元级组成一个 工作机，即压气机的一级叶轮和整流器。 第一节基元级速度三角形 进口导向器
工作轮
整流器
图 10-1 轴流式压气机
图 10-2 基元级速度三角形 一般多级轴流压气机第一级装有导向器，导向器改变气流进入叶轮的流动方向，产生正
预旋式和反预旋式两种。因而使气流角α1 <900, c1 > c1a , c1u >0 为正预旋，c1u <0(-与 u
的方向相反时为反预选)。 由于气流流经压气机后，压力和密度逐渐增加，由连续方程可知，当叶片高度不变时，
沿着叶高方向随 r 的加大，α1
= arctg
c1a c1u
加大， β1
=
arctg
c1a u1 − c1u
燃气轮机透平
GAS TURBINE
前
言
燃气透平，又称燃气涡轮或 透平膨胀机，是燃气轮机装置中 向外输出机械功的部件。 轴流式透平级的工作原理
1
级的概念
目录
2
基元级的速度三角形
1
级的概念 concept of level
透平级
一列静叶栅（或称喷嘴环） 和其后面的一列动叶栅 （或称工作叶轮）共同构 成轴流式透平的一个级。
w1 c u1 2c1u1 cos 1
2 1 2
静叶
u
动叶
c1 sin 1 sin 1 w1
动叶出口处 2-2
动叶栅通道收敛，气流 膨胀加速，则压力降低、 相对速度w2增加； 且气流方向改变、转折 较大， 2> 1 ； 那么气流以绝对速度 c2流出动叶栅，与叶 栅额线的夹角为 2。
单级透平：整台透平只有一 个“级” 多级透平：整台透平包含有 几个“级” 一般轴流式燃气透平采用多 级。
级的概念 concept of level
三个特征截面：
0-0静叶进口； 1-1静叶出口； 2-2动叶出口。
2
如果工作叶轮以圆周 速度u旋转，那么气 流的绝对速度c就是 其相对速度w和圆周 速度的矢量和。 c=w+u
祝你有个美好的一天
喷嘴 0-0
燃气流过喷嘴后，压 力降低、温度下降， 流速c增加； 喷嘴相当于一个静止 喷管（减压增速） 流道截面逐渐收敛。
静叶
p1 < p0 ， T1 < T0 c1 > c0
动叶进口处 1-1
气流以速度c1和气流 角 1自喷嘴流出； 动叶栅以 u1 旋转； 那么气流以相对速度 w1与进气角 1进入 动叶栅。
c2 w u 2 w2u2 cos 2
第五章 发动机部件共同工作和控制规律
定义静止坐标系中气流绝对速度，叶栅运动的圆周速度（牵连速度），动叶相对坐标系中气流相对速度，则有矢量表达式：c = w + u对于动叶叶栅，气流流入速度为w，1。
对于静叶叶栅，气流流入速度为c2根据动量定理，动叶对气流的周向作用力为：根据力的相互作用原理，气流对动叶的周向作用力为：单位质量流量气流对动叶的做功为：)u w 1)u w 2)uu w u w Δ−=−2压气机特性图上的压气机涡轮流量方程满足上述条件时，涡轮落压比不变，单轴涡喷发动机共同工作线（涡轮导向器和尾喷管临界或超临界）不同喷管喉部面积对共同工作线的影响涡轮功大于压气机功，使得该转速下发动机存在加速的趋势，而无法稳定工作。
这时，实际稳定工作点的涡轮前温度必须低于原来稳定工作点的温度，才能使涡轮与压气机重新满足功平衡的条件，因此发动机的共同工作线远离喘振边界。
稳定工作裕度提高，热端部件工作温度降低，可靠性提高，耗油率降低。
随之降低，涡轮落压比进一步降低，尾喷管亚临界状态下的共同工作线可以通过调整压气机进口导流叶片角度和前面几级的静子叶片角度改善这种不压气机设计增压比对共同工作线的影响上述结论是由于多级轴流压气机在非设计状态下前后级之间的不匹配所致。
()[]()[]()]()[]()[]%SM %q q q q q SM O ,C S ,C O ,C O ,C S ,C O C S C OC OC S C 1001 100122222×⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−=×⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−=πππππΔλπλπλπλπλπΔ义：定美欧俄罗斯定义：发动机参数随换算转速变化关系（物理转速不变）发动机参数随飞行状态变化关系（物理转速不变）下降，对于高设计增压比的发动机，高设计增压比发动机低设计增压比发动机，高设计增压比发动机低设计增压比发动机实际工程中，如果做到巡航状态尾喷管喉部面积随发动机转速连续可调，必须付出很大的结构重量，因此权衡考虑，通常将尾喷管喉部面积做成分级可调。
基元级速度三角形
速度三角形的变化和影响
工作叶轮进口处绝对速度在切线方向的分量C①，u.。当空气进
入第一级工作叶轮之前，在圆周方向就有绝对分速度时，说明 气流有了预先的旋转。因此，切线分速度C①，u就叫预旋。如 果C①u的方向与圆周速度的方向相同，则称为正预旋；如果C①， u的方向与圆周速度的方向相反，则称为反预旋。
例如，小船渡河，船是动点，河岸是固定坐标系，运动坐标系
是水流，船相对运动坐标系水流的运动是相对运动，船相对河
岸的运动是绝对运动，运动坐标系水流相对于河岸的运动是牵 连运动。
基元级的合成运动
定义： 动点：空气
运动坐标系：转子叶片
相对速度：空气（动点）相对转子叶片（运动坐标系）的运动
将叶轮进、出口速度三角形组合在一起，形成级的速度三角形。
图上，虚线画出了整流环出口气流速度c③的大小，并标出了相 对速度的切向变化量（Δwn）和绝对速度的切线变化量（Δcn）。 这种变化量称为空气在叶轮中的“扭速”，即： Δwu = w②u—w①u
Δ cu = w②u—w①u
W①u，W②u——叶轮进出口相对速度的切线方向分速度； C①u， C②u ——叶轮进出口绝对速度的切线方向分速度。
速度；
牵连速度：转子叶片（运动坐标系）相对于地面的运动速度； 绝对速度：空气（动点）相对于地面的运动速度；
基元级的合成运动
根据合成运动定理： 空气相对于地面的绝对速度等于空气相对于转子叶片的相对速
度与转子叶片相对于地面的牵连速度的矢量和，即： c=w+u c，空气相对于地面的绝对速度； w，空气相对于转子叶片的相对速度； u，转子叶片相对于地面的牵连速度。
绝对速度减小，静压和静温提高， 总压略有下降，总温保持不变。
航空发动机复习题n
混合式：混合式超音速进气道由外压式和内压式组成。 超音速气流在进气道以外压缩后, 仍然是超音速, 再进入进气道以内 继续压缩, 通过喉部或扩张段中的正激波转变为亚音速。由于混合式 超音速进气道兼有外压式和内压式进气道的优点 , 飞行马赫数大于 2.0 的飞机上很多采用混合式进气道。
（22）压气机是航空燃气涡轮发动机中的一个重要部分。它的主要功 用是对流过它的空气进行压缩，提高空气的压力，为燃气膨胀做功创 造条件，以改善发动机的经济性，增大发动机的推力。 压气机提高空气压力的方法是利用高速旋转的叶片对空气做功，将功 转变为压力位能和内能。 （23）根据压气机的结构形式和气流的流动特点，压气机可分为离心 式压气机和轴流式压气机两种。所谓的离心式压气机，空气在工作叶 轮内沿远离叶轮旋转中心的方向流动；而轴流式压气机，空气在工作 叶轮内基本沿发动机的轴线方向流动。 此外还有轴流式和离心式组合在一起的，叫做混合式压气机。 （24） 离心式压气机由进气系统、 叶轮、 扩压器、 集气管等部分组成。 其中，叶轮和扩压器是离心式压气机的两个主要部件 （25）增压原理 离心式压气机除了利用扩散增压原理外，还利用离心增压原理来提高 空气的压力。所谓离心增压是说气体流过叶轮时，由于气体随叶轮一
（19）在设计条件下的流动模型和气流参数沿流程的变化情况。进气 道内所进行的能量转换是动能转变为压力位能和热能。
（20）流动损失 空气流过进气道时，存在着唇口损失和内部流动损失。 唇口损失是由于气流在唇口突然改变流动方向和撞击壳体而引起的， 有时气流还会分离。 通常采用圆头较厚的唇口， 使之适应不同的流谱， 使气流不易离体。 内部流动损失包括粘性摩擦损失和气流分离损失。粘性摩擦损失是由 于进气道内壁与气流之间的摩擦力所引起的。内壁面应做得尽可能的 光滑，以减小摩擦损失。分离损失是由于气流附面层离体而产生的， 当通道内扩张度过大时就容易产生，因而它取决于通道内气流的压力 梯度和通道的扩张角。 气流流过进气道外壁面时，也是有粘性摩擦损失和分离损失。 为了减小流动损失，特别要注意不要损坏进气道的形面，保持壁面的 光滑。 （21）超音速进气道分为：内压式、外压式和混合式三种类型。 内压式：内压式超音速进气道是一个先收敛后扩张形的管道。气流从 超音速到亚音速完全在进气道之内完成。 外压式：外压式超音速进气道的原理是利用一道或多道斜激波加上最 后一道正激波使超音速气流变为亚音速。外压式超音速进气道一般限 于飞行马赫数为 2.0 以下时使用。
压气机思考题
第一章1.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；5，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；4.，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：○1基元级：用两个与压气机同轴并且半径差∆r →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—基元级。
○2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——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：○1 ○22222221221c c w w Lu -+-=○3*1*2h h Lu -= ○4S f R f L L C C dp Lu ,,2123312+++-+=⎰ρ4、试画出压缩过程的温熵图，并指出理论功、多变压缩功、等熵压缩功和热阻功、摩擦损失功所对应的面积,热阻功是怎么引起的？答理论功Lu=A bd3*fb ；摩擦损失功=A cd3*1*c ；多变滞止压缩功=A bc1*3*fb ；等熵滞止压缩功=A bc3*ifb ；热阻功=A 1*3*3*i ；热阻功引起的原因：○1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；○2尾迹和主流区的掺混，同时由于)(12u u W W u Lu -=粘性作用，使动能转变为热能损失 。
发动机思考题 (2)
燃气涡轮发动机相关概念1. 为什么说航空燃气轮机既是热机又是推进器？答:燃气涡轮发动机是将燃油燃烧释放出的热能转变为机械能的装置。
它既是热机又是推进器，因为它是由高速流过发动机的燃气对发动机的反作用力来推动飞机运动的一种热机.2. 简单表示燃气涡轮喷气发动机的组成以与工作原理答：燃气涡轮发动机由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管组成。
工作原理：燃气涡轮喷气发动机以空气作为工质。
进气道将所需的外界空气以最小的流动损失顺利地引入发动机，压气机通过高速旋转的叶片对空气做功压缩空气，提高空气的压力，高压空气在燃烧室内和燃油混合，燃烧，将化学能转变为热能，形成高温高压的燃气，高温高压的燃气首先在涡轮内膨胀，将燃气的局部焓转变为机械能，推动涡轮旋转，去带动压气机然后燃气在喷管内继续膨胀，加速燃气，提高燃气速度，使燃气以较高的速度喷出，产生推力。
3. 燃气涡轮发动机分为哪几种？它们在结构以与工作原理上有什么明显区别燃气涡轮发动机分为涡喷、涡扇、涡桨、涡轴四种。
涡轮螺旋桨发动机由燃气轮机和螺旋桨组成，在他们之间还安排 了一个减速器。
工作原理：空气通过排气管进入压气机；压气机以高速旋转的叶片对空气做功压缩空气，提高空气的压力；高压空气在燃烧室内和燃油混合，燃烧，将化学能转变为热能，形成高温高压的燃气；高温高压的燃气在涡轮内膨胀，推动涡轮旋转输出功去带动压气机和螺旋桨，大量的空气流过旋转地螺旋桨，其速度有一定的增加，使螺旋桨产生相当大的拉力；气体流过发动机，产生反作用力。
如果燃气发生器后的燃气可用能全部用于驱动动力涡轮而不产生推力，如此燃气涡轮发动机成为涡轮轴发动机，动力涡轮轴上的功率可以用来带动直升机的旋翼。
涡轮风扇发动机是由进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和喷管组成。
4. 什么是EGT ，为什么它是一个非常重要的监控参数？答:EGT 是发动机排气温度。
原因：1、EGT 的上下反映了发动机中最重要、最关键的参数涡轮前总温的上下 2、EGT 的变化反映了发动机性能的变化；3、EGT 的变化反响发动机的故障。
反力度为0的基元级速度三角形
反力度为0的基元级速度三角形反力度为0的基元级速度三角形是一种在物理学中广泛应用的概念。
在本文中，我将深入探讨这个主题，从简单的概念开始，逐渐深入理解，并分享我的个人观点和理解。
1. 什么是反力度为0的基元级速度三角形在物理学中，反力度为0的基元级速度三角形是指一个物体或系统的速度矢量之和为零的特殊情况。
在这种情况下，各个速度矢量之间形成一个闭合的三角形，且其内角之和等于180度。
这个概念的重要性在于，它对于研究物体的平衡、运动和力的作用具有重要的意义。
2. 反力度为0的基元级速度三角形的应用反力度为0的基元级速度三角形在许多领域都有着广泛的应用。
在静力学中，通过分析物体各点的速度矢量，我们可以确定物体的平衡状态。
如果物体处于反力度为0的基元级速度三角形的状态，那么它可以保持静止或保持匀速直线运动。
在动力学中，反力度为0的基元级速度三角形对于分析物体的运动轨迹以及计算力的作用起到关键的作用。
通过将物体的速度矢量分解为各个力的分量，我们可以更好地理解力的作用及其对物体运动的影响。
3. 反力度为0的基元级速度三角形的个人观点和理解考虑到我对这个主题的个人观点和理解，我认为反力度为0的基元级速度三角形是物理学中一个非常重要的概念。
它不仅有助于我们理解物体的平衡状态和运动轨迹，还可以帮助我们分析各种力的作用及其对物体的影响。
反力度为0的基元级速度三角形的概念也可以在其他学科和领域中有所应用。
在机械工程中，我们可以利用这个概念来设计平衡系统或优化机械结构。
在建筑工程中，我们可以通过分析物体的速度矢量来确定建筑物的结构稳定性。
总结和回顾性的内容在整篇文章中，我们从简单的概念出发，逐渐深入地理解了反力度为0的基元级速度三角形。
我们了解了这个概念在物理学中的应用，包括静力学和动力学。
我还分享了我对这个主题的个人观点和理解。
反力度为0的基元级速度三角形是物理学中一个重要而有趣的概念。
通过研究它，我们可以更好地理解物体的平衡和运动，提高对力的作用的理解。
速度三角形及基本方程作业
一、已知混流式水轮机的下列数据：D1=2 m，b0=0.2 m，q v=15 m3/s，n=500 r/min，导叶出口角α0=140。
试求进口速度三角形。
（注：转轮进口边视为与导叶出口边平行，b1=b0）。
若出口边与下环交点处D2=1.4 m，该处轴面速度c m2=12 m/s，则为了满足H th=250 m的条件，β2应为多少？（假定叶片数无穷多）d（轮毂直径）＝0.28m，b0=0.28 m，q v＝二、已知轴流式水轮机的下列数据：D1=0.7m，h2 m3/s，n＝500 r/min，α0=550，试求D=0.53 m的圆柱层中（其中β2＝250）的进出口速度三角形。
三、轴流转浆式水轮机某一圆柱流面D1=2 m，n=150 r/min，在某一流量下c m=4 m/s。
试求：a)当叶片转到使βb2＝100时，作出口速度三角形。
此时转轮出口水流的动能是多少？其中相应于c u2的部分又是多少？b)为了获得法向出口，应转动叶片使βb2为多少？此时出口动能又为多少？四、在进行一台离心泵的能量平衡实验时，测得下列数据：轴功率P=15 kw；流量q v=0.0134m3/s；扬程H=80 m；转速n=2900 r/min；叶轮密封环泄漏量Δq v=0.0007 m3/s；圆盘摩擦功率ΔPr=1.9kw；轴承与填料摩擦功率ΔPm=0.2kw；另外给定了泵的几何尺寸：叶轮直径D2=0.25m；出口宽度b2=6mm；叶片出口角βb2＝230。
试求：a)泵的总效率及水力、容积和机械效率。
b)叶轮出口速度三角形。
（不计叶片厚度，c u1＝0）c)滑移系数σ、反作用度Ω。
五、有一轴流式风机，在叶轮半径380mm处，空气沿轴向以速度c1=33.5 m/s流入，当叶轮转速为1450r/min时，其全压p tF=692.8 Pa，空气密度ρ=1.2 kg/m3，试作出该半径上的进、出口速度三角形。
六、单级轴流式风机转速n=1450r/min，在半径250mm处，空气以速度c1=24 m/s轴向流入叶轮，已知气流通过叶轮后速度方向偏转了200，空气密度ρ=1.2 kg/m3，求风机的理论全压p th。
反力度为0的基元级速度三角形
反力度为0的基元级速度三角形反力度为0的基元级速度三角形：深度探讨1. 介绍在物理学和工程领域中，反力度为0的基元级速度三角形是一个重要且复杂的概念。
本文将深入探讨这一概念，并试图以简单易懂的方式向读者解释其含义和应用。
2. 反力度为0的基元级速度三角形是什么？反力度为0的基元级速度三角形，简称反力度为0三角形，是一种特殊的速度三角形，它具有一些独特的特性和应用。
在工程学中，速度三角形常用于描述和分析流体力学的相关问题，而反力度为0的基元级速度三角形则是其中的特殊情况。
3. 深入理解反力度为0的基元级速度三角形为了更好地理解反力度为0的基元级速度三角形，我们需要先了解速度三角形的基本概念。
速度三角形是用来描述流体在叶轮机械中的运动状态，它包括了进口流体速度、出口流体速度和叶轮的周速。
当这个速度三角形中的旋转动能为0时，就得到了反力度为0的基元级速度三角形。
4. 应用领域反力度为0的基元级速度三角形在涡轮机械、水力机械等领域具有重要的应用价值。
它能帮助工程师们更好地设计和分析相关设备，提高能源利用效率和工作性能。
在航空航天、船舶等领域，也常常需要考虑反力度为0三角形对流体的影响。
5. 个人观点对于反力度为0的基元级速度三角形，我个人认为它是流体力学中一个非常有趣且有挑战性的概念。
它所涉及的数学、物理知识非常深奥，但如果能够深入理解和掌握，将会给工程领域带来巨大的推动力。
总结通过本文的介绍和分析，我们对反力度为0的基元级速度三角形有了更深入的了解。
它在流体力学和工程领域中具有重要的意义和应用价值，对于工程设计和实际应用都具有重要意义。
希望读者能够通过本文对这一概念有进一步的了解，从而丰富自己的专业知识。
这篇文章将对反力度为0的基元级速度三角形进行了深入的探讨，希望能够满足您的需求。
如有其他需要，随时联系我进行修改和调整。
在工程学和物理学领域，反力度为0的基元级速度三角形是一个复杂而重要的概念。
它涉及流体力学、叶轮机械和涡轮机械等各个方面，对工程设计和实际运用都有着重要的意义。
飞机发动机毕业论文
长沙航空职业技术学院2011届毕业设计（论文）怎样发动机防止喘振姓名：黄驰系别：航空装备维修工程系专业：飞机发动机班级：发动机0903班学号： 34号指导教师：周竑长沙航空职业技术学院2012年03月13日目录内容摘要 (7)关键词 (7)前言 (8)一喘振的定义1.1压气机工作原理 (9)1.1.1基元级速度三角形 (9)1.1.2增压原理 (10)1.2喘振的定义 (11)1.3喘振的表现及危害 (12)1.4事故案例 (12)二造成发动机喘振的原因2.1气流分离 (13)2.2叶片槽道的扩压性 (15)2.3旋转失速 (15)2.3.1旋转失速的定义 (15)2.3.2低速气流区的生成 (16)2.3.3旋转失速分类 (16)2.3.4旋转失速的主要特征 (16)2.3.5旋转失速的影响 (16)2.3.6旋转失速与喘振的关系 (16)3.2通过设计喘振控制系统来防止喘振的发生 (17)3.2.1压气机中间级放气 (17)3.2.2可旋转导向叶片 (18)3.2.3控制供油规律 (20)3.3正确操作, 精心维护发动机 (20)3.4 战斗机发射武器时发动机喘振采取的措施 (20)3.5 飞行过程中发动机喘振采取的措施 (21)3.5.1 副油路节流嘴直径（压降）对主调节器的影响 (22)3.5.2 升压限制器投入工作点对防喘切油的影响 (22)3.5.3 定压源不稳定对防喘切油过程的影响 (22)3.5.4 副油路节流嘴直径改变对主油路节流嘴影响 (22)3.5.5 层板节流器流量对防喘切油的影响 (22)四总结 (23)五致谢 (24)六参考文献 (24)毕业论文（设计）任务书学生姓名黄驰学号200900153034专业飞机及发动机维修指导教师姓名周竑指导教师单位长沙航空职业技术学院一、论文(设计)题目：怎样防止飞机发动机喘振二、论文（设计）要求：常见故障、故障产生的原因、排除故障的措施。
压气机知识
压气机的特性认识通过这学期的课堂学习和近段时间课下查资料学习，使我对压气机的知识有了一定的了解和认识。
压气机是燃气涡轮发动机的重要部件之一，它的作用是给燃烧室提供经过压缩的高压、高温气体。
根据压气机的结构和气流流动特点，可以把它分为两种主要型式：轴流式压气机和离心式压气机。
首先，我们了解下轴流压气机的结构和工作特性。
轴流式压气机由两大部分组成，与压气机旋转轴相联接的轮盘和叶片构成压气机的转子，外部不转动的机匣和与机匣相联接的叶片构成压气机的静子。
转子上的叶片称为动叶，静子上的叶片称为静叶。
每一排动叶和紧随其后的一排静叶构成轴流式压气机的一级。
压气机的效率高，说明压缩过程中的流阻损失小，实际过程接近理想过程。
或者说，压气机效率愈高，达到相同增压比时，所需要外界输入的机械功愈少。
目前，单级轴流压气机的绝热效率可以达到90％以上，高增压比的多级轴流压气机的绝热效率也可以达到85％以上。
高增压比的轴流压气机通常由多级组成，其中每一级在一般情况下都是由一排动叶和一排静叶构成，且每级的工作原理大致相同，因此我们可以通过研究压气机的一级来了解其工作原理。
轴流压气机的基元级由一排转子叶片和一排静子叶片组成，它保留了轴流压气机的基本特征。
为研究方便，可将圆柱面上的环形基元级展开成为平面上的基元级（如图1－1），在二维平面上研究压气机基元级的工作原理。
图1－1展开成平面的基元级速度三角形在研究压气机工作特性中有着重要的作用。
将动叶进口和动叶出口的速度三角形叠加画到一起，就可以得到基元级的速度三角形，如图1－2（a）所示。
在一般亚声速流动的情况下，气流经过基元级的动叶和静叶后，绝对速度的周向分量Cu和相对速度的周向分量Wu变化比较大，而绝对速度的轴向分量Ca和相对速度的轴向分量w a变化不大，可近似地认为Ca1=Ca2=Ca3。
这样，基元级的速度三角形可进一步化简为图1－2(b)所示形式。
通过速度三角形我们就可以对压气机中气体流动情况进行分析。
北航-叶轮机械原理- ch3(10)
2 dp 1 lf
v22 v32
2
3 2
dp
lf
第三节 基元级加功与增压
基元级反力度（Degree of Reaction, Reaction Ratio）
气流经过压气机基元级，动叶和静叶均对气流产生增压作用 当基元级总静压升确定后，动叶和静叶之间存在静压升的分配比
善进气方向；
降低静叶设计难度。
由于动叶根部的圆周速度小，适当采用反预旋，不会 使动叶进口相对马赫数过大
第四节 基元级速度三角形分析
扭速 wu 的选取
增加扭速
增大加工量 lu uvu uwu
亚声速基元
叶型弯角增加 w2 减小，逆压梯度增大
流动易分离
超、跨声速基元
6个参数确定速度△
v wu
u r
第二节 轴流压气机基元级速度三角形
简化的速度三角形
假设 u2 u1 v3x v2 x v1x
只需4个参数确定速度△，通
常采用 u 、v1u 、v1x 和 vu
扭速 wu
u2 u1
wu w1u w2u wu vu v2u v1u
v12 2
2 dp
1
l fR
w12
w22 2
v22 v12 1 2
1 v22u v22x v12u v12x
lu
lu
uvu
2uvu
1 v2u v1u 1 2v1u vu
2u
2u
1 v1u vu u 2u
第三节 基元级加功与增压
t
几何进口角 1m 和几何出口角 2m（blade angle，metal angle）
速度三角形及其应用
吉林大学本科生论文专业：热能与动力工程（热能）姓名：无名英雄学号：速度三角形的应用前言水轮在的水流运动是相当复杂的，在水轮机的不同过流部件有着不同的运动规律。
比如，水流在转轮中的运动，一方面沿着叶片流道运动，一方面还要随着转轮作旋转运动。
水流质点沿着转轮叶片的运动称为相对运动；水流质点随着转轮一起旋转的运动称为牵连运动，对水轮机的转轮而言，即为圆周运动；水流质点对水轮机固定部件的运动称为绝对运动。
根据力学中速度分解和合成的原理，转轮中任一点水流质点的绝对速度都可以分解为沿转轮叶片流动的相对速度和随着转轮一起旋转的牵连速度，这三个速度向量构成一个闭合的三角形，一般把这个三角形称为水轮机水流速度三角形。
流体在叶轮中除作旋转运动外，同时还从叶轮进口向出口流动，因此流体在叶轮中的运动为复合运动。
当叶轮带动流体作旋转运动时，流体具有圆周运动(牵连运动)。
其运动速度称为圆周速度，用符号u表示，其方向与圆周切线方向一致，大小与所在半径及转速有关。
流体沿叶轮流道的运动，称相对运动,其运动速度称相对速，符号w表示，其方向为叶片的切线方向、大小与流量及流道形状有关。
流体相对静止机壳的运动，称绝对运动，其运动速度称绝对速度，用符号V表示，由这三个速度向量组成的向量图，称为速度三角形。
速度三角形是研究流体在叶轮中运动的重要工具。
绝对速度u 可以分解为两个相互垂直的分量：即绝对速度圆周方向的分量和绝对速度在轴面(通过泵与风机轴心线所作的平面)上的分量。
绝对速度v与圆周速度u之间的夹角用α表示，称绝对速度角；相对速度与圆周速度反方向的夹角用β表示，称为流动角。
叶片切线与圆周速度反方向的夹角，称为叶片安装角用βa表示。
流体沿叶片型线运动时，流动角β等于安装角βa。
用下标l 和2 表示叶片进口和出口处的参数，∞表示无限多叶片时的参数。
速度三角形一般只需已知三个条件就可画出。
其求法如下：(1) 圆周速度u(2) 轴面速度vm 由连续流动方程得到由于有效断面被叶片厚度5 占去一部分。
压气机基元级速度三角形
压气机基元级速度三角形压气机的基元级速度三角形，这听上去是不是有点复杂？其实说白了，就是研究气体在压气机里如何运动的一种方式。
想象一下，你在一个喧闹的派对上，空气中充满了各种声音，欢笑声、音乐声交织在一起。
就像压气机里的气体运动，各种速度、压力、温度都在这里忙得不可开交。
基元级速度三角形就像是把这些“派对参与者”整理成一个有序的舞步，大家好好跳舞，不乱作一团。
在压气机里，气体流动的方向和速度可是至关重要的。
想象一下，你在一条蜿蜒的小路上骑自行车，偶尔要加速，有时又得减速。
气体也是如此，它们需要在压气机的叶片间游刃有余。
这里的速度三角形就像是给气体设定了一个路线图，确保它们不会迷路。
你可能会问，为什么要用三角形呢？三角形就像是一种巧妙的设计，让我们可以轻松计算出气体的各种参数，避免在复杂的数字中迷失方向。
说到速度，那可真是个好东西。
想象一下，压气机的叶片在转动时，气体被推送到不同的速度。
这就像是在比赛中冲刺，咻的一声，气体飞快地移动。
基元级速度三角形在这里就成了我们的小助手，帮我们理清气体在每个节点上的状态。
你可以想象一下，气体就像小朋友一样，在压气机里嬉戏打闹，时而快，时而慢，这种变化带来的压力和温度的改变，就像气温变化带来的春夏秋冬，丰富多彩。
再说到压气机的效率，这可是我们都关心的问题。
效率就像是你买东西时，最划算的选择。
如果压气机的设计不合理，气体在里面可能就像一只无头苍蝇，东撞西撞，浪费能量。
基元级速度三角形就像是给了气体一条清晰的道路，让它们能高效地通过每个环节。
你知道吗？就算是最小的改动，可能都会带来效率的大提升，像是在生活中一点小窍门，就能让你事半功倍。
哎，气体在压气机中运动的过程，有时候还真像是一场心理战。
气体的状态会受到各种因素的影响，比如温度和压力，这就像是你心情的起伏，有时高兴得像一只飞翔的小鸟，有时又可能因为外界的干扰而变得沉重。
通过基元级速度三角形，我们能更好地理解这些变化，找到合适的解决方案。
03-1轴流式压气机a原理
(2) 轴流压气机大小叶片理论
•在转子通道的后半部分局部增 加小叶片，增大转子的作功能力。 •Wennerstrom于七十年代提出， 并进行了试验验证。 •九十年代以后，采用CFD技术 进行优化设计。
42
扭速 wu 的限制
• Lu ucu uwu ，增大扭速可以增大基元级的加功量。
8
用两个与压气机同轴并且半径相 差很小的圆柱面，将压气机的一级 在沿叶高方向截出r 很小的一段， 这样就得到了构成压气机一级的微 元单位－－基元级，压气机的一级 由很多基元级沿叶高叠加而成。
9
基元级由一排转子叶片和一排静子叶片组成，它保 留了轴流压气机的基本特征。因 r 非常小，气体在基 元级中流动其参数可以认为只在沿压气机轴向和圆周 方向发生变化，在圆柱坐标系下，这样的流动是二维 流动。
简化速度三角形
13
w1
w2
c1
c2
c1a
wu
c1u u2
u1
cu
u c1a c1u (b) wu
wu称为扭速，
在气流沿圆柱面流动的情 况下，u1 u2 ，可得到 cu c2u c1u wu wu w1u w2u
14
2、叶片与气体间的力与功（备用）
29
超声速压气机增能原理
w1
w2
c1
c2
c1a
wu
c1u u2
u1
cu
超音速和跨音速 基元级速度三(b角) 形 30
4、轴流压气机的增压比和效率
压气机的增压比定义
k
pk p1
31
压气机的总增压比发展历程
32
压气机的绝热效率定义
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《航空发动机电气控制系统》作业1
基元级速度三角形
轴流式压气机基元级速度三角形
多级轴流式压气机由若干单级压气机组成，如图所示，由一排旋转工作叶片组成的轮子叫叶轮；由一排机制的整流叶片锁组成的圆环叫做整流环。
叶轮和整流环交错排列。
一个叶轮和一个整流环组成轴流式压气机的几个单级，它是多级式轴流式压气机的基本单元。
在分析某一单级里的气体流动情形和增压原理是比较复杂的，为简化问题，可以做三个基本假设：
(1) 空气流过压气机时，为绝热流动；
(2) 当压气机工作状态一定时，气体为稳定流动；
(3) 压气机同一截面上的个点参数数值相同。
压气机同一截面上的实际流动情形沿叶高是稍有差别的，但以平均半径处的流动情况最具有代表性。
为研究方便，将每一单级压气机分成3个截面，如下图所示：
用一个压气机同轴线，其半径等于压气机平均半径的圆柱面去切割压气机，并将所得的切面展成平面，则成如图所示情形，这样的平面叫做“平面叶栅”。
平面叶栅的形状是沿也高变化的，把平均半径处的平面叫做“基元级”。
某级压气机平均半径处的圆周速度为u ，则基元级转子的叶栅将以u 的速度作等速平移运动。
由于叶轮式以一定的转速作旋转运动，因此，气流流经叶轮时的运动情况比较复杂，
其运动是质点的复合运动。
根据运动速度分解与合成的的原理，质点的绝对运动速度可看做由相对速度和牵连速度合成，即： c=w+u
式中：
c ——绝对速度，以大地为参照点，观察到得气流速度；
w ——相对速速，，以旋转的工作叶轮为参照点，观察到的空气流过工作叶轮的速度 u ——牵连速度，是以大地为参照点，观测到的工作叶轮的旋转切向速度。
这3种运动速度之间的关系可以用速度三角形表示为：
级的外径Dt 级的内径Dh 径向间隙δ 轴向间隙Δ ①－①:叶轮进口截面
②－②:整流环进口截面，即叶
轮出口截面
③－③: 整流环出口截面，即后一级叶轮进口截面
空气以绝对速度c
①
流入叶轮；而前脸速度就是叶轮旋转的圆周速度，即平面叶栅中
以圆周速度u的大小作作等速直线运动的速度。
因此，空气对叶轮的相对速度是w
①。
空气以相对速度w
①斜向进入叶轮。
更具速度合成定理，相对速度w
①
是绝对速度c
①
与牵
连速度u的矢量差
w①=c①-u
在压气机中，气流进入叶轮的三个速度组成的三角型叫做叶轮“进口速度三角型”，
夹角β
①叫气流进口角。
在设计工作状态下，w
①
方向应与叶片前缘方向（即叶片的中弧
线前缘切线方向）一致。
空气以相对速度w
①
进入叶轮后，经过由叶片组成的弯曲扩张型通道，流动方向逐渐改变，相对速度逐渐减小，最后顺着弯曲的叶片通道以相对速度w②自叶轮流出。
夹角β②叫“气流出口角”。
由图可看出，β②＞β①。
根据质点复合运动
规律，空气在叶轮出口的绝对速度c
②
可以由下式求出：
w②=c②-u
由上式中3个速度组成的三角型叫做叶轮“出口速度三角型”。
空气自叶轮流出，以绝对速度c
②
流向整流环，经过整流叶片组成的扩散通道，便沿
着叶片后缘以速度c
③流出整流环，如图所示。
在一般情况下，速度c
③
的大小和方向大
致与进口气流速度c
①
相同
c①≈c③
为了方便地研究单级压气机内气流速度的变化规律，常将叶轮进出口速度三角形组合在一起，形成级的速度三角形，如图所示。
图上还用虚线画出了整流环出口气流速度c③的大小，并标出了相对速度的切向变化量（Δw n）和绝对速度的切线变化量（Δc n）。
这种变化量称为空气在叶轮中的“扭速”，即：
Δw u = w②u—w①u
Δc u =w②u—w①u
式中W①u，W②u—————叶轮进出口相对速度的切线方向分速度；
C①u，C②u———叶轮进出口绝对速度的切线方向分速度；
由于叶轮进出口圆周速度相等，所以，
ΔWu=ΔCu
扭速是个很重要的物理量，它与压气机功和增压程度密切相关。
气流以w
①方向流入通道，以w
②
方向流出，这是由于叶片强迫气流改变方向的结果，
w①与w②之间形成的夹角Δβ称为气流转折角。
它的大小等于气流出口角与气流进口角之差
Δβ=β
②—β
①
决定速度三角形变化并对压气机工作有密切关系的主要参数有：
工作叶轮进口处绝对速度在发动机轴线方向的分量C①，a。
这个量的大小与进入压气机的空气流量qm有关。
根据连续方程，当压气机进口空气状态一定时，C①，a
增大，流量qm也增大；若流量一定时，C①，a增大，则压气机面积减小。
工作叶轮进口处绝对速度在切线方向的分量C①，u.。
当空气进入第一级工作叶轮之前，在圆周方向就有绝对分速度时，说明气流有了预先的旋转。
因此，切线分速度C ①，u就叫预旋。
如果C①u的方向与圆周速度的方向相同，则称为正预旋；如果C①，u的方向与圆周速度的方向相反，则称为反预旋。
圆周速度u，其大小与发动机的转速n有关：
U=πDn／60
这个量直接影响叶片对空气加功量的大小，u越大对空气的加功量越多。
轴流式压气机主要是利用扩撒增压的原理来提高空气压力的。
亚音速气流流过扩张通道时，速
度减低，压力升高。
基元级的叶栅通道均是扩张形的。
气流变化参数是：在叶轮内绝对速度增大，相对速度减小，同时，总压，静压和总温，静温都升高;在整流器内，绝对速度减小，静压和静温提高，总压略有下降，总问保持不变。