1.5级轴流压气机为例

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压气机1.5跨音级内部流动分析

ｓｒｔｒｎｈｅｐｉｉａｉｔｈｅｓｃｗａｓｗｉｌｅａａｌｚｄ．Ｔｈｅｒｓａｃｎｄｉａｅｈａｔｅｒｒｔｕｃｕｅａｄｔｏｓｔｏｎｖｒｅｙｏｆｔｈｏｋｖｅｌｂｎｙｅｅｅｒｈｉｃｔｓｔｔｈｅａｅｓｒｎｇｓｃａｅｎｔｌｔｏｈｏｋｗｖｓｉｈｅｆｏｗａｓｏｉｈｓｖｅｅｓｐａａｔｏｎｔｕｔｏｎｆｃｈｅｐｐｒａｃｎｇｔｔｌ．ｐｓａｌｎｇｗｔｅｒｅｒｉｎｏｈｅｓｃｉａｅｗｎａｏｈｉＯｓａ１ＷｈｅｔｉｕｌｔｏｎａｐｏａｈｓｔｈｏｎｈｅｓｍａｉｐｒｃｅＯｃｋｅ，ｔｒｓａｓｏｃｈｅｅｉｈｋｗａｖｔｔｈｏａｆｔｌｅａｈｅｔｒｔｏｈｅｆｏｗａｓｎａｈｏｏｆｐｓｅｒｔｅｒｔｏｔｔｔａｈｅｓａｏｒｖｎｅ，ｔｕｓｌａｎｔｈｅｃｏｋｅｏｆｔｌｈｅｄｉｇｏｔｈｈｅｆｏｗｎｄａｓｒｇｅｏａｒｌｗｎｔｅｕｔｏｎｆｃｆｔａｔｏｎｓｃｎｄｙｆｏｏｈｓｃｉａｅｏｈｅｓａｏｒｖａ．Ａｌｏｆｔｓｉｇａｇｒａｏｓｄｍａｈｆｉｅｃｈａｐｌｃｒａｅｔｔｎｅｌｈｅｅｂｒｎｅｔｌｓａｎｋｅｔｅｅｆｃｉｎｙｓｒｙｄｅｅｓ．Ｋｅｒｓ：ｔａｏｎｉｔｇｅ；ｓｃｖｅ；ｃｍｐｒｓｏｒｐｅｆｒａｃｙｗｏｄｒｎｓｃｓａｈｏｋｗａｏｅｓｒｏｍｎｅ

轴流式压气机的工作原理

轴流式压气机的工作原理
轴流式压气机是一种常见的流体机械，它主要通过对流动气体的动能进行转换来实现对气体的压缩。

轴流式压气机的工作原理如下：
1. 气体进入压气机通过进气口，进入压气机中的转子。

2. 转子上安装有一系列的叶片，这些叶片呈倾斜角度，使得气体在通过叶片时产生一个向前的推力。

3. 气体在经过叶片时，受到叶片的作用力，产生一个向前的冲力。

这个冲力使得气体的速度增加，同时也增加了气体的动能。

4. 当气体通过转子时，气体被推入下一个叶片组，重复上述的过程。

这样，气体在不断的通过叶片组，速度逐渐增加，并且产生了连续的推力。

5. 在气体通过压气机后，气体的动能转化为压力能，实现了气体的压缩。

此时，气体会通过出口口排出。

值得注意的是，轴流式压气机的工作原理与离心式压气机有所不同。

轴流式压气机通过叶片的作用将气体推向前进方向，而离心式压气机则通过离心力使得气体沿着轴线方向扩散。

由于工作原理的不同，轴流式压气机通常适用于需要高流量、低压比的应用，而离心式压气机则适用于需要高压比的应用。

燃气-蒸汽联合循环机组运行经验总结

燃气 -蒸汽联合循环机组运行经验总结燃气—蒸汽联合循环具有效率高、环保性能好、自动化程度高、运行可靠性高、运行方式灵活等特点，是当今世界最受青睐的发电技术之一。

近年来，国家大力发展燃气发电机组，以江苏为例，2020年全省已有大小燃气发电企业39家，燃机数量共计83台，因其启停迅速、负荷调节速度快的特点在电网调峰起到至关重要的作用，已在发电企业中牢牢占据一席之地。

本文以金坛热电公司燃气—蒸汽联合循环机组为例，简单总结一下机组启停操作及运行经验。

金坛热电公司燃气—蒸汽联合循环机组装机容量为436MW/套，燃机本体为GE公司提供的9FB机型，型号为PG9371FB，简单循环机组出力为294.16MW（设计工况）。

燃机由一台18级的轴流式压气机、一个由18个低NOX燃烧器组成的燃烧系统、一台3级透平和有关辅助系统组成。

汽轮机为国内首台引进GE公司A650型汽轮机进行优化设计的改进型，型号为LC110/N160-15.68/1.44/0.42，三压、再热、反动式、抽凝、轴向排汽汽轮机，汽轮机采用低位布置，分高压缸、中低压合缸，通流部分由高压27级、中压12级、低压6级压力级组成。

余热锅炉型号为MHDB- PG9371FB-Q1，由东方菱日锅炉有限公司生产。

燃机出口不设置旁通烟道，余热炉进口烟道膨胀节直接与燃机扩散段法兰相连。

露天布置，无补燃、自然循环，卧式炉型。

锅炉具有高、中、低三个压力系统，一次中间再热。

过热、再热汽温采用喷水调节。

燃气—蒸汽联合循环机组的主要工艺流程：天然气在燃气轮机内直接燃烧做功，使燃气轮机带动发电机发电，燃烧产生的高温尾气通过余热锅炉，加热锅炉给水，产生高温高压蒸汽后推动蒸汽轮机，带动发电机发电。

启动过程简述燃机GE的9FB燃气轮机在机组启停过程中已实现了完全的自动控制，当燃机满足启动条件Start Check完成后，从点击Auto Start发启动令、高盘清吹、降速点火、暖机、升速、起励建压，只需要30分钟左右，全程无需任何操作及干预，在此过程中需加强对程序进行的正确性及燃机振动、分散度、燃烧脉动的监视。

H级主流燃气轮机对比

H级主流燃气轮机对比发表时间：2018-12-27T10:25:25.623Z 来源：《电力设备》2018年第23期作者：赵节坚[导读] 摘要：如果说燃气轮机是制造业的皇冠，那么H级燃气轮机更是皇冠上的明珠。

（中国广州华电福新广州能源有限公司）摘要：如果说燃气轮机是制造业的皇冠，那么H级燃气轮机更是皇冠上的明珠。

在高质量发展新时代，中国开始引进世界领先的H级燃气轮机，本文仅对当今国际H级主流燃气轮机作对比介绍。

关键词：燃气轮机 H级对比 1 H级燃气轮机概述在当今国际燃气轮机市场中，能制造H级燃气轮机的厂家有美国GE公司、德国SIMENS公司、日本三菱日立公司等（GT36无商运业绩，不作介绍）。

我国9F级燃气机组投产已近百台，H级燃机无投产业绩，订货业绩有天津军粮城一套GE公司9HA.01型燃机、广州增城两套西门子SGT5-8000H型燃机。

2主流H级燃气轮机介绍 2.1GE公司9HA型 2.1.19HA.01和9HA.02单循环出力分别为446MW和544MW。

主要技术特点和优势：（1）采用16个分管式DLN2.6+燃烧器采用全预混燃烧技术，透平入口初温超过1470℃；自动燃烧调整，燃料灵活性好；30%最低负荷以上NOx排放浓度低于25ppm；具有双燃料能力。

（2）采用14级压气机压气机采用4级可调模式，包括1级进口可调导叶IGV和3级可调静叶；采用3D空气动力学叶型设计、“超级抛光”制造工艺；动静叶片可现场拆装，100%实现内窥镜检查。

（3）采用4级透平热通道部件采用超级合金、单晶材料以及涂层技术；采用3D空气动力学叶型和先进的冷却、密封技术；采用内外缸设计以更好地控制间隙，方便维护；透平采用空气冷却方式。

2.1.2研发历程 2014年第一台50Hz9HA燃机在法国下线，在美国测试平台测试。

2016年首台商用机建成于法国布尚，容量为605MW，整套联合循环发电效率为62.22%，创造当时世界效率最高的联合循环发电记录。

基于压力信号分析的轴流式压气机失速预测

基于压力信号分析的轴流式压气机失速预测张海波;徐植桂【摘要】为了得到压气机工作状态的稳定观测点,并建立压气机近喘失速工作状态与压气机压力信号的相关关系,本文针对低速双级轴流式压气机,分别进行了均匀进气及畸变进气条件下不同转速的近喘失速试验,实时动态测量标定压气机由正常工作到失速工况下压力信号,并在时域内提出了一种基于自相关系数的压气机失速预测算法,对进口、出口以及压气机首级转子叶尖位置压力信号预测分析.结果表明所提出的预测算法具有良好的失速预测能力,且发现叶尖处离叶片前缘20%的位置,最适宜作为压气机失速预测的观测点,此时压气机叶尖压力自相关性数据与压气机喘振裕度具有明显的单调相关性.%In order to obtain the steady working point of compressor working state and build the relation-ship between compressor working state of near surge stall and compressor pressure signal ,the near surge stall test for the low speed two-stage axial compressor is carried out at different speeds under uni-form inlet and distortion inlet to measure the pressure signals of the compressor from normal operation to stall condition in real time ,and a compressor stall prediction algorithm based on autocorrelation coef-ficient is proposed in the time domain to predict and analyze the pressure signals of compressor inlet , outlet and the tip position of the head rotor .The results show that the proposed prediction algorithm has good stall prediction ability ,and the blade tip ,20% from the blade leading edge ,is most suitable as the observation points for the stall prediction of the compressor ,w here thecompressor blade tip pres-sure self correlation data has obvious monotonic correlation with compressor surge margin .【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】2017(049)005【总页数】9页(P684-692)【关键词】失速预测;轴流式压气机;压力信号【作者】张海波;徐植桂【作者单位】南京航空航天大学能源与动力学院 ,南京 ,210016;南京航空航天大学能源与动力学院 ,南京 ,210016【正文语种】中文【中图分类】V231.1发动机的气动稳定性一直是航空发动机发展过程中一个极其重要的技术问题，直接关系到发动机的工作可靠性[1]。

简述轴流式压气机从第一级到最后一级叶片的变化规律_概述及解释说明

简述轴流式压气机从第一级到最后一级叶片的变化规律概述及解释说明1. 引言1.1 概述轴流式压气机是一种常见的热能转换设备，广泛应用于航空、发电和工业领域。

它通过叶片的旋转运动将气体进行压缩，提高了气体的静压力和动能。

然而，叶片在压缩过程中不断受到气体的冲击和离心力的作用，这就要求叶片在设计和制造过程中具备一定的性能优化和结构改善。

本文旨在简要描述轴流式压气机从第一级到最后一级叶片的变化规律，包括影响叶片设计参数、叶片剖面及角度变化规律以及叶片材料和制造工艺的发展与改进等方面。

同时还涵盖了中间级叶片变化规律和最后一级叶片变化规律，并分析了气动特性、效率以及振动特性等关键问题。

通过对这些内容进行阐述，我们可以更好地理解轴流式压气机中各个级别叶片变化背后的原因与机制。

1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、轴流式压气机第一级叶片变化规律、轴流式压气机中间级叶片变化规律、轴流式压气机最后一级叶片变化规律以及结论。

引言部分将对文章的主要内容进行概述，为读者提供整体框架。

接下来的各个部分将详细描述轴流式压气机各级别叶片的变化规律，并解释背后的原因和机制。

最后的结论部分将总结本文主要观点，并展望未来发展趋势。

1.3 目的本文旨在探讨轴流式压气机从第一级到最后一级叶片的变化规律，从而增进对该设备工作原理和性能优化方面的理解。

通过深入研究叶片设计参数、叶片剖面及角度变化规律、叶片材料和制造工艺的发展与改进，我们可以更好地了解轴流式压气机在实际应用中遇到的挑战与解决方案。

此外，通过对气动特性、效率以及振动特性等关键问题进行分析，我们可以为未来轴流式压气机设计与制造提供参考意见，并预测其可能的发展趋势。

通过本文的撰写，我们希望能够促进轴流式压气机领域的研究与发展，推动该设备在不同领域应用的创新与进步。

2. 轴流式压气机第一级叶片变化规律：2.1 叶片设计参数的影响：在轴流式压气机中，第一级叶片是整个压气机系统中起始压缩空气的关键部分。

多级轴流压气机试验中压力扫描阀参考端的研究

准不确定度的合成标准不确定度式中，b（x）表示被测量x的系统标准不确定度，表示被测量x的随机标准不确定度。

式中，P ex表示压气机出口总压测量平均值，b d（P压力扫描阀的系统标准不确定度，b r（P ex）为绝压传感器定度的B类评定方法，则系统标准不确定度为：式中，D与A d分别表示压力扫描阀的量程和精度，r分别表示绝压传感器的量程与精度，A p表示总压探针的精度。

A p确定时，对于任意测量值P ex，当D·A d=R·A量程与总量程的关系为：式中，F 表示总量程，即绝压传感器与压力扫描阀量程之和。

2.2级间位置的选取根据前述总量程与绝压传感器量程的理论最优关系，选取的参考端时，压气机出口总压与参考端压力的比值为1.4是最理想的情况。

多级轴流式高压压气机的单级平均压比一般在1.2~1.5，前面级压比通常高于后面级[3]。

因此，前一级的静压可作为参压力扫描阀考端选项之一。

根据设计阶段的计算结果，第十级设计点压比为1.23。

但是，航空发动机的喘振裕度一般要求达到25%以上，对于喘点附近，压气机出口总压与前一级壁面静压的比值超过1.5。

因此，选择前一级静计算。

式中，P *表示总压，P 表示静压，示比热比。

该十级压气机出口马赫数小于差，计算直接测量参数的随机标准不确定度。

式中，s （x ）表示参数x 测量次数，n=300。

式中，x i 表示参数x 单次测量值，均值。

对于压气机出口总压的测量，随机不确定度包括参考一。

压气机出口总压测量的合成随机标准不确定度为。

式中，s （P r ）表示参考端测量值的随机标准不确定度分（P d ）表示压差测量值的随机标准不确定度分量。

两组测量数据的标准差与随机标准不确定度如表1所示。

由表2可知，虽然压气机出口壁面壁面静压的波动量大于大气压，但综合参考端测量值的随机标准不确定度与压差测量值的随机标准不确定度，压气机出口总压测量值图2大气压作为参考端的测量数据图1参考端方案示意图参考端测量端绝压传感器压差传感器控制及信号处理单元数据采集系统的合成随机标准不确定度仅增大约0.035kPa 。

轴流压气机试验台及流场测量技术综述

Chinese Journal of Turbomachinery Vol.65，2023,No.5Review on Axial Compressor Test Rig and Flow FiledMeasurement Technologies *Yi-feng DaiYa-ping Ju *Zhen LiChu-hua Zhang.(School of Energy and Power Engineering,Xi'an Jiaotong University)Abstract：Flow characteristics test is an important means to study aerodynamic performance of axial flow compressors,while compressor test rig is a tool for experimental study of axial compressors.In this paper,air intake system,exhaust system,drive system and flow field measurement technology of axial compressors,based on the present situation of axial compressor test rig at home and abroad,are summarized,while factors of axial compressor test rig design and experiments layout that need to be considered are analyzed ,and the development trend of axial compressor test rig are prospected.Keywords：Axial Compressor Test Rig;Intake System;Exhaust System;Flow Field Measurement;Aerodynamic Performance摘要：流动特性实验是研究轴流压气机气动性能的重要手段，而轴流压气机气动性能测试台是进行压气机试验研究的工具。

级间引气条件下轴流压气机特性预测方法

收稿日期：2023-06-15基金项目：航空动力基础研究项目资助作者简介：明亮（1988），男，博士，副教授。

通信作者：王志涛（1981），男，博士，副教授。

引用格式：明亮，冯昊天，刘家兴，等.级间引气条件下轴流压气机特性预测方法[J].航空发动机，2023，49（5）：34-39.MING Liang ，FENG Haotian ，LIU Jiaxing ，et al.Prediction method of axial flow compressor characteristics under interstage bleed conditions[J].Aeroengine ，2023，49（5）：34-39.航空发动机Aeroengine级间引气条件下轴流压气机特性预测方法明亮1，冯昊天1，刘家兴2，郑培英2，王志涛1*，张轲2（1.哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，哈尔滨150001；2.中国航发沈阳发动机研究所，沈阳110015）摘要：为了确定级间引气对多级轴流压气机特性的影响，便于在燃气轮机整体性能分析时简化引气模型，开展级间引气条件下轴流压气机特性预测方法研究，通过级间匹配模型求解引气位置压力、温度和引气位置上下游的特性，根据引气后的上下游重新匹配确定受引气影响的压气机特性线。

结果表明：对5级压气机在换算转速为1.0、0.7和0.5倍设计转速情况下分别进行了预测，得到的特性线与压气机原特性线相比有明显变化。

在压比-流量特性图中，引气后的等换算转速线整体位于原特性线之上，压气机压比提高，在小流量时提高较小，在大流量时提高较大，并且提高效果随引气流量增加逐渐明显；在效率-流量特性图中，引气后的等换算转速线与原特性线交于一点，在该点左侧效率因引气而降低并随着引气流量增大而进一步降低，在该点右侧则刚好相反。

采用此5级压气机的抽放气特性对性能预测模型进行了验证，引气位置总温的相对误差不超过1%，总压的相对误差不超过2%。

五级轴流压气机气动设计数值研究

五级轴流压气机气动设计数值研究五级轴流压气机是现代航空发动机中最重要的部件之一。

它的设计和性能直接影响着发动机的推力、燃油消耗率、噪声和寿命等关键指标。

因此，对于五级轴流压气机的气动设计进行数值研究是非常必要的。

本文将从以下几个方面对五级轴流压气机的气动设计进行数值研究：一、五级轴流压气机的结构和工作原理五级轴流压气机由进气口、转子、静子和出口四部分组成。

其中进气口的主要作用是将空气引入压气机，转子和静子则是将空气压缩，同时也起到引导空气流动的作用，最后通过出口将压缩后的空气送入燃烧室。

五级轴流压气机的工作原理是通过转子和静子之间的空气流动，将空气压缩并提高其温度和压力。

二、五级轴流压气机气动设计的数值模拟方法五级轴流压气机的气动设计包括进气口、转子、静子和出口的设计。

其中，进气口的设计需要考虑空气的流动速度和流向，同时还需要考虑进气口与转子之间的距离和角度等因素。

转子和静子的设计则需要考虑它们的叶片数、叶片形状、叶片间距和叶片弯曲等因素。

出口的设计则需要考虑出口的形状和大小，以及出口与燃烧室之间的距离和角度等因素。

五级轴流压气机气动设计的数值模拟方法主要是通过计算流体力学（CFD）软件对其进行模拟。

CFD软件可以模拟空气在转子和静子之间的流动，同时还可以计算空气的压力、温度和速度等参数。

通过对CFD模拟结果的分析和优化，可以得到最佳的气动设计方案。

三、五级轴流压气机气动设计的数值研究案例为了验证数值模拟方法的有效性，我们以某型号五级轴流压气机为例进行数值研究。

首先，我们通过CFD软件对五级轴流压气机进行模拟，得到了空气在转子和静子之间的流动情况和空气的压力、温度和速度等参数。

然后，我们对模拟结果进行分析和优化。

通过调整进气口的形状和角度，我们改善了空气的进口流动状态，并减小了进气口与转子之间的距离。

通过调整转子和静子的叶片数、叶片形状和叶片间距等因素，我们改善了空气在转子和静子之间的流动状态，提高了压气机的效率和性能。

北航叶轮机高等气动力学大作业

作业条件和要求设计参数进气总压*P=101325.0 Pa进气总温*T=288.15 K质量流量G=550 kg/sπ=1.5总增压比*kη=0.90绝热效率*k气体常数R= 287.06 J/kg/K= 1004.7 J/kg/K定压比热Cp比热比k = 1.4确定（说明理由）转速，流道几何，各排叶片参数的展向分布（最少根、中、尖三个截面）：叶片尾缘半径，D因子，压比，效率，轮缘功，子午速度，相对速度，绝对速度，相对气流角，绝对气流角，静压，静温，总压，总温，密度，各叶片的基元几何（最少根、中、尖三个截面）叶轮机高等气动力学大作业——风扇设计院（系）名称专业名称学号学生姓名一、控制方程（1）连续性方程积分形式的连续性方程（对展向计算站而言）tip G G x hubG VA K F W d ηηρη==⎰()2cos G sin F R θσπρσ-=（2）运动方程以焓熵形式描述的展向平衡方程12/xx x W FW F W η∂=+∂ 1ln sin sin cos cos()cos cos x m D W tg F r dxθσσσθσσση∂=--+-∂*22()cos u u v v r i s F T r σηηη⎡⎤∂∂∂=-+-⎢⎥∂∂∂⎣⎦ （3）能量方程**212211()u u i i v r v r ω-=-（4）状态方程p RT ρ=（5）熵增关系式()***121*2*21ln 1ln p R R s T s s c T s s R ηησ⎡⎤=-+-⎢⎥⎣⎦=- （6）沿流线斜率曲率()22113221tan tan 1s s m s d f df x dr D dx dx dx r dm df dx σσ--⎛⎫⎛⎫===-=- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎡⎤⎛⎫+⎢⎥⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦二、数值过程（1）离散方式（i 为计算站标号，j 为流线标号）1111111 2j j i i i i i j j i i i i j F F F F F F F DF dx x x x x ηηη-+--+--⎛⎫⎛⎫--∂⎛⎫==+⎪ ⎪ ⎪∂---⎝⎭⎝⎭⎝⎭ （2）运动方程流线平均参数 ()112j j j F F F -=+ ()11121122xj xj xj xj j j xj xj W W W W F F W W ηη----⎡⎤+=++-⎢⎥+⎢⎥⎣⎦（3）连续方程()1112xj xj j j Gi Gj jj W W G G K F ηη---+∆=∆+⋅⋅-10JN G G G∆=⎧⎨∆=⎩ 三、求解2m S 流场流程图四、压气机设计（1）压气机级数的确定：压气机设计流量为550kg/s ，压比1.5，可以看出属于民用风扇范畴，因此初步选定为单级轴流压气机。

多级压气机一维气动设计

多级压气机一维气动设计设计指标：压比10 质量流量8kg/s进口条件：3/225.115.288101325m kg k T pa P ===ρ密度温度大气压结构形式：参考发动机-透博梅卡公司TM333公司 2级轴流加1级离心压比10.5-11 转速45000r/min 空气流量3kg/s 输出功率800kw 选择结构为2级轴流（1级压比1.4 二级压比1.35 总压比1.89）加一级离心（压比5.5）轴流级设计：第一级（等环量设计）设计转速30000r/min 转子设计1：pa p in 405304.0101325=⨯=全压 2：s m q v /5306.6/83==ρ体积流量 3：pa p p in 40530==∆压升 4：()()687.148405305306.63000054.554.54343=⨯⨯=∆=p q nn vs 比转速5：由下图由比转速选择R+S 级，选择全压效率和全压系数为%59.854.0==tF t ηψ6：叶轮直径m p D t 90.261549544.0405303000065.24n 65.24==∆=ψ7：叶轮外缘圆周速度s m Dn u t /5410.84107060/==π 8：流量系数90.2958572463.41726587.045306.6422=⨯⨯⨯==ππϕt u D q9：全压系数30.3920331663.417225.1240530222=⨯⨯=∆=t t u pρψ10：轮毂比选为55.0/==D d d 所以20.14385225=d 所以轴向速度8174.265675)1(42222=-=d D q c va π理论全压系数为44326.0/.==tF th t ηψψ11叶片数目选择由上表叶片选择在8-16 又有公式选择16个叶片12：将叶片截面分为6个截面，其中相对平均半径为843.0212=+=d r m静子设计：理论全压系数为44326.0/.==tF th t ηψψ查得18.02=n第二级设计（等环量设计）设计转速30000r/min进口条件：3112122/1723.172.10313052.30624.327141855m kg RTppa T T p p kC V T T k T pa P KK P===⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==-===-***ρ密度静温总温总压设计压比1.35 转子设计1：pa p in 5.4964935.0141855=⨯=全压 2：s m q v /8242.6/83==ρ体积流量 3：pa p p in 5.49649==∆压升 4：()()533.1305.496498242.63000054.554.54343=⨯⨯=∆=p q nn vs 比转速5：由下图由比转速选择R+S 级，选择全压效率和全压系数为%25.854609.0==tF t ηψ6：等外径设计，叶轮直径m D 26587.0= 7：叶轮外缘圆周速度s m Dn u t /63.41760/==π8：流量系数2943.063.41726587.048242.6422=⨯⨯⨯==ππϕt u D q9：全压系数4856.063.4171723.125.49649222=⨯⨯=∆=t t u pρψ10：轮毂比选为7.0/==D d d 所以d=0.1861m 无因次轴向速度577.012=-=dc a ϕ所以s m u c c t a a /241==为避免在叶片根部产生气流分离，验算最小轮毂比理论全压系数为5696.0/.==tF th t ηψψ 由下图查得14.02=n 由下表，对于R+S 级()()3558.214.015696.0577.02122.=-⨯=-=Φn c th t a r ψ所以叶轮最小允许轮毂比为42448.0/1min =Φ=r d 符合要求对于后导叶471.142.2==Φtht a f n c ψ后导叶最小轮毂比为026.012112min =-+Φ=d d In d d f符合要求11叶片数目选择由上表叶片选择在10-20 又有公式()5.10.10.24.03.05.19.07.05.026167.017.0115.19.011m --=--=-=-+⨯⨯-⨯=-+=为叶珊稠度，取或者更多为时，当为时，当τλλπτπλm m mm d d dd Z 选择22个叶片12：将叶片截面分为6个截面，其中相对平均半径为863.0212=+=d r m静子设计：理论全压系数为44326.0/.==tF th t ηψψ查得18.02=n离心机级设计设计压比5.5 转速30000r/min 进口流量8kg/s 进口条件：sm C m kg RT p pa T T p p kC V T T k T pa P KK P/17.242/07149.1525.10690865.347283.37625.1915043112122====⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==-===-***进口速度密度静压静温总温总压ρ1.03.0=ic ξ进口部分损失系数2.进气多变指数()3833.1111111=+---=ic ic m ξκκ 3.J/kg 237590.446111a =⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=-κκεκκin RT W 定熵压缩功 4.选取定熵能量头系数选定502=A β 选出口流量系数248.02=r ϕ 选轮阻及漏气损失03103.0=+t df ββ 叶片数24=Z 多变效率81.0=opt η691628308.0cot sin 12222=--=A r A u Zβϕβπϕ5776025.0)1(2=++=t df opt u s ββηϕψ5.9641.3571692==ssw u ψ叶轮圆周速度6.导风轮进口轴向速度z c 1为242.17m/s7.进口流量系数60.37758991/211==u c z ϕ8.叶轮外径80.40831269)/(6022==n u D π9.0.65114311/D 0.26587211==D D10.导风轮进口内径40.1772879042/11121=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=z m c q D d πρ11.导风轮进口平均直径()()90.225962222/2/1221=+=d D D m 12.导风轮顶部周速5417.61530260/11==D n u π13.导风轮进口平均直径周速3354.93017160/1==m m D n u π 14.导风轮进口根部周速8278.47497560/0==d n u π 15.导风轮顶部气流角930.1089205)/(tan 1111==-u c z β 16.导风轮平均中径气流角634.3058441)/(tan 1111==-m z m u c β 17.导风轮根部气流角941.0111777)/(tan 0110==-u c z β 18.导风轮顶部气流冲角31选取为i 19.导风轮平均中径气流冲角41选取为m i 20.导风轮根部气流冲角50选取为i21.导风轮顶部叶片安装角933.1089205111=+=ββi A 22.导风轮平均中径叶片安装角638.3058441111=+=m m Am i ββ 23.导风轮根部叶片安装角946.0111777000=+=ββi A 24.导风轮顶部相对速度()3482.7513332/121211=+=u c W z25.导风轮平均中径相对速度()7429.6763142/121211=+=m z m u c W26.导风轮根部相对速度()2369.0455542/1202110=+=u c W z27.导风轮叶尖进口马赫数 1.29152259/11==kRT W MA28.导风轮叶片数()()()24/2/sin 21221=+⎪⎭⎫ ⎝⎛=D D in l z A A optββπτ 29.导风轮叶片前缘厚度mm 11=δ 30.导风轮进口阻塞系数0.94480647sin 11111=-=Amm D Z βπδτ31.导风轮进口叶片内部速度4256.317042/111==τz c c32.导风轮进口叶片马赫数81.310917852121=+kRTu c z33.滑移系数80.698133431/32112211=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=D D Z m πμ34.叶轮出口气流周向速度3447.75288622==u c u μ35.选取出口流量系数248.02=r ϕ，则叶轮出口气流径向速度1159.056578222==u c r r ϕ36.叶轮出口绝对速度475.16485822222=+=u r c c c37.导风轮损失系数选为2.01=ζ38.导风轮中气流能量损失418462.173522111==mh w h ζ 39.叶轮中损失系数选为1.02=ζ40.叶轮中气流能量损失31264.9497522222==r h c h ζ41.轮盘摩擦鼓风损失系数04.0=α42.轮盘摩擦鼓风损失816453.560722==u h r α 43.叶轮气流总损失736180.684021=++=∑r h h h h h h44.叶轮出口前气流温度9566.6738152121222212=⎪⎪⎭⎫⎝⎛--+-+=z r u c c h c u kR k T T 45.叶轮气流指数系数()62.92454316112=-∑--=T T R h k k i σ 46.叶轮气流多变指数 1.51960383111=+-=i i m σ 47.叶轮出口气流压力446245.46911212=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-i i m m T T p p48.叶轮出口前气流密度72.74326645/222==RT p ρ 49.叶轮出口叶片厚度mm 5.22=δ50.叶片出口堵塞系数80.93821296sin 122222=-=AD Z βπδτ51.叶轮出口气流径向速度3149.228944223==r r c c τ52.叶轮出口气流绝对速度u u r c c c c 23u 23233c 471.966021==+= 53.叶轮出口外气流出口角()718.4324130/tan 3313==-u r c c α 54.叶轮出口外气流温度()9565.1664932010222323=-+=c c T T 55.叶轮出口外气流压力23p p ≈56.叶轮出口外气流密度 2.75058286/33==RT p ρ 57.叶轮宽度60.01519390)/(3322==ρπr m c D q b 58.叶轮出口相对宽度60.03721144/22=D b 59.叶轮出口马赫数60.99031229)(/333==kRT c Ma 60.叶轮出口参数60.01519390b 80.4083126922==D 61.选取叶片扩压器外径80.6247184253.124==D D 62.选取叶片扩压器内径20.4573102212.123==D D 63.选取叶片宽度70.018232682.1243===b b b 64.气流全部充满无叶段气流角121.7984948tan arctan 2323=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=*ααb b 65.叶片进口气流角420.11545392323=+=*ααα66.取15,35,2043=∆==A A A ααα 66.727.5577269243=+=Am ααα67.叶片扩压器叶片数片取20620.5011357sin 2343==D D in t l Z mαπ68.流道长度0.18092627sin 234=-=mD D l α 69.当量锥型扩散角53.83502262)sin sin arctan(2333444=-⨯=lZ b D b D AA eq ααθ70.查图得扩压器损失系数为13.0=v ξ 71.扩压器进口速度为1421.3982333223==D D c c 72.扩压器能量损失31177.80312223==gc h v hyd ξ73.扩压器效率80.83940016sin sin 11244443333=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=αγαγξηb D b D vv74.考虑比重70.853*******.1/34==v ηγγ 75.根据效率可求得多变指数50348.170.853190765.311=⨯=-=-i i i m k km m η 76.扩压器出口速度5142.590297sin sin 43434334==ααγγD D c c77.扩压器出口温度4643.3975772010242334=-+=c c T T 78.扩压器出口压力7657210.574)1/(3434=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-i i m m T T p p79.比重33.55838095444==RT p γ 80.比重51.293682512434==γγγγ，与假设值相差不大。

多级轴流压气机特性预测update

3
K , K ,
第一章概述
• 1.压气机特性(标准状态)
性能参数与工作参数之间的关系称为特性:
K f1 (m a, n, P1 , T1 ) f1 (macor , ncor )
f 2 (m a, n, P , T ) f 2 (macor , ncor )
7.特性的实验录取
以西北工业大学单级轴流式压气机试验台为例：
轴流压气机实验台结构简图 21
*单级轴流压气机实验台简介
压气机转子设计条件下的主要几何与性能参数
22
K , K ,
第一章概述
7.特性的实验录取
记录大气温度和压力
固定转速和流量，求压比及效率试验方法：测量进出口总压及总温。
4.压气机特性线变化的原因
对于ma const, n u, k Lu
Lu Loss Lad , 与转速关系不大， Lu Lu
但最大时对应的流量与 k 最大时对应的流量不一致。
特性线上的边界线---压气机失速或喘振。
15
L K , K , k ad
单级特性与多级环境中该单级特性一致。实际情况有所差别： 1 ）进出口边界条件不一样； 2）处于上游的尾迹干扰； 3）喘振边界点的相互影响。
该方法不计上述影响条件下简化。
33
K , K ,
第二章级叠加法预测性能
W 怎样由压比，得到流量系数及压力系数。

为总压与标准海平面压力之比。
K 1 1
ncor n 288 TA macor Ta 101325 ma 288 Pa
4
K , K ,

轴流式压气机工作原理

轴流式压气机工作原理
1. 概述 2. 压气机级的工作原理 3. 压气机叶栅的几何参数与叶片扭转规律 4. 压气机工作过程的特点 5. 压气机级中的能量损失 6. 压气机变工况及性能曲线 7. 压气机的喘振及防喘措施 8. 压气机结构
概述
要使气体增压，就是使单位容积内气体的分子数目增加，或让在气流中气体的分子彼此之间的距离靠近，就可以达到提高气体压力的目的。常见的气体增压方法有下述两种：第一种方法是在活塞式压气机中来实现的 ; 第二种方法是利用动力式压气机来实现的。燃气轮机中的轴流式压气机便是，它是靠高速旋转的叶片对气体作功来实现气流的压缩增压的。
轴流式压气机的特点
轴流式压气机的空气流量可以做得很大，而且多级轴流式压气机的效率又比较高，一般为 84%～89%，因此在近代大功率燃气轮机中，都毫无例外地采用多级轴流式压气机来压缩气体。
离心式压气机简图
离心式压气机的特点
在离心式压气机工作轮中气体的流动方向与压气机轴线垂直，所以对于离心式压气机来说，在工作叶轮中流动的气体，由于能得到离心力的帮助，因而单级的压比就达到 3～8 。但是，在离心式压气机的效率比轴流式压气机要低，只有75%～82%左右。由于受到材料的强度的限制，工作叶轮的外径尺寸不能做得太大，因此，工作叶轮的进口尺寸也就受到限制，使其空气流量就不能做到很大。离心式压气机适用流量小的场合，这时不仅效率高，且结构简单，尺寸小等气机有两大基本组成部分
一是以转轴为主体的可转动部分，简称为压气机转子。在转子上装有叶片，它是组成转子的主要部件。由于运行时，这些叶片随着转子一起转动，故称为动叶或工作叶片。另一部分是以机壳及装在机壳上各静止部件为主体的固定部分，简称为压气机静子。在每列动叶之后，有一列固定于气缸体上的静止叶片，称为静叶（或称为导叶）。

1.5MW紧凑式单轴多级离心压气机设计

1.5MW紧凑式单轴多级离心压气机设计王永生;林峰【摘要】利用自主开发的离心压气机气动设计程序,遵循效率最优和尺寸最小化原则,研发了一款1.5 MW、总压比为12的紧凑式单轴多级离心压气机.该多级离心压气机由单轴驱动10级闭式离心压气机,其中前后5级离心压气机采用“背靠背”结构布置相互抵消部分轴向力.通过全三维数值模拟整体评估了该多级离心压气机的性能,结果表明:设计工况下,10级离心压气机的总压比为12.24,绝热效率为75.4％,内部流动状况良好;设计转速下,失速裕度为8.6％,堵塞裕度为33％.各项性能指标表明所研发的多级离心压气机性能满足设计要求.【期刊名称】《风机技术》【年(卷),期】2016(058)004【总页数】7页(P38-44)【关键词】多级离心压气机;单轴;气动设计【作者】王永生;林峰【作者单位】中国科学院先进能源动力重点实验室(工程热物理研究所) 北京100190;中国科学院先进能源动力重点实验室(工程热物理研究所) 北京 100190【正文语种】中文【中图分类】TH452离心压气机通常用于涡轮增压器、小功率燃气轮机及过程工业当中。

其中多级离心压气机主要服务于过程工业，采用空气、氮气、制冷剂或任何工业中可能应用到的工质。

从结构形式上来讲，多级离心压气机可分为单轴式（In-line）和多轴式（Gear-type）两种。

由于涵盖低、中、高流量系数离心压气机，包含进口导叶、叶轮、扩压器、蜗壳、弯管、回流器等各部件，涉及级数、功率及压比分配、级间冷却、控制、润滑和密封等问题，多级离心压气机的设计难度大大提升。

相对单级离心压气机，多级离心压气机的设计需要考虑的因素更多［1］。

例如：对于多级离心压气机，为控制整个机组的尺寸，各级离心压气机轴向长度通常受到限制。

为减小多级离心压气机整机的轴向距离，可在缸体外采用悬臂型半开式叶轮完成第一级的设计，压比相对后级而言较高，随后的气体增压过程由缸体内后几级含闭式叶轮的离心压气机完成。

多级高负荷轴流压气机喘振特征分析

多级高负荷轴流压气机喘振特征分析
王进春;曹传军
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】针对某十级高负荷轴流压气机,在第一级和第九级机匣壁面上布置动态压力传感器,通过减小排气阀门开度的方式进行逼喘试验,获得了不同转速下多级高负荷轴流压气机喘振时的动态压力数据,采用时序、FFT结合滤波分析方法研究了多级高负荷轴流压气机在不同转速下的喘振特征。

结果表明:在高转速下,该压气机喘振模式为深度喘振,喘振引起的高温气体倒流使得入口总温瞬时升高约80 K,喘振由出口级的模态波扰动导致流动堵塞引起,模态波频率约为16%~20%转频,喘振时入口级工作于压升特性增长阶段而出口级工作于压升特性顶点位置;在低转速下,该压气机喘振模式为经典喘振,未发生气体倒流,喘振主要由尖脉冲扰动引起,压气机前后级工作于特性线的增长阶段。

高转速喘振恢复阶段,伴随着明显的旋转失速和喘振特征,而低转速下在喘振的第一个周期内以喘振特征为主,之后喘振频率的幅值波动迅速减小,旋转失速频率的幅值逐渐增加并占主导。

高转速下喘振恢复时间约4.1 s,而低转速下喘振恢复的时间为0.56 s。

【总页数】9页(P54-62)
【作者】王进春;曹传军
【作者单位】中国航发商用航空发动机有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】V231.3
【相关文献】
1.多级轴流压气机不同工况下失速/喘振试验研究
2.多级轴流压气机失速/喘振的测量及数据处理
3.多级轴流压气机喘振特性分析
4.多级轴流压气机失稳及喘振的三维数值模拟与分析
5.高负荷轴流压气机喘振时叶片动应力
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