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 。

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 3s >A 2s ,C 3<C 2,p 3>p 2，动叶栅中：A 2R >A 1R ,w 2<w 1,p 2>p 1；即，静叶使用扩张流道，以减少速度得以加压，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c 1a :决定了压气机的流量和进口截面面积。

动叶栅进口的切向分速度c 1u ：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ΔW u (ΔC u )：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c 1a 的选取：流量一定的条件下，增加c 1a 可减小压气机迎风面积。

过大的c 1a 可能使W 1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（c 1a /a ）不大于0.5~0.55 切向分速度c 1u 的选取：预旋C 1u 可控制C 1a 、轮缘速度U 和相对相对速度W 1的关系。

利用正预旋C 1u （与轮缘速度U 同方向）有效降低动叶栅进口相对马赫数M w1。

利用正预旋C 1u 提高轴向进气速度（在U 和W 1不变时）。

在W 1和C 1a 不变的条件下，利用正预旋C 1u 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C 1u （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C 1条件下，提高U ，W 1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ΔW u (ΔC u )的选取：扭速ΔW u (ΔC u )增加，轮缘功Lu 增大。

扭速ΔW u (ΔC u )增加，必然有Δα和Δβ增加，带来的问题有：↑∆α ↑∆β出口速度W 2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C 2增大、方向角α2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： ◆Ω=0的压气机基元级：u u W W 21-= a a W W 21=；此时，动叶栅中静压增加为零，轮缘功全部用于提高出口速度C 2。

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。

Ω=1.0的压气机基元级u u c c 21-=；21c c =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。

○3Ω=0.5的压气机基元级：u u w 21=，u u w c 12=。

在具有对称速度三角形的级中，M w1≈M c2，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，Ω=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。

u L c c 212122--=Ω9 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ζ：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β1k ：叶型中线在前缘的切线与额线的夹角；几何出口角β2k：叶型中线在后缘的切线与额线的夹角；叶栅稠度τ：τ=b/t，表明叶栅的疏密程度。

11 如何完成叶型的造型？答：1.中弧线的确定，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β1 ：1-1截面处气流速度(相对）与额线的夹角（2）气流出口角β2：2-2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= β1k - β1（4）落后角δ：几何出气角和出口角之差，δ=β2k- β2（5）气流转折角Δβ：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：○1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；○2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——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○3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○4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○5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 什么是平面叶栅的正常特性性？该曲线反映了什么特性？答：正常特性曲线：即Δβ=f1（i）和ω=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Δβ*，β2*与τ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。

：17 什么是叶栅的额定特性线？该特性线反映了什么？答：上第三章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叶片间的流面（S 1流面）和从叶根到叶尖的流面（S 2）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？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,Rm →∞。

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：○1等环量扭曲规律○2等反力度扭曲规律○3通用规律 等环量扭曲规律：C 1u r=const ；C 1a =const ；C 2u r=const ；C 2a =const ；L u =const ；α1、α2沿叶高增大；β1、β2沿叶高减小的很快；Ω=1-（1-Ωm ）（r m /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：C 1u 沿叶高降低，导致叶顶预旋小，Ma w1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，C 2u 很大，U 2较小，可能使β2大于900。

i *叶栅的正常特)(*2βτβ，f =∆*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：○1叶片表面饶流○2端壁附面层○3通道涡○4叶片附面层径向迁移○5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。