第二章 离心式压气机的原理与设计
离心式涡轮喷气发动机名词解释
离心式涡轮喷气发动机名词解释一、离心式涡轮喷气发动机离心式涡轮喷气发动机，是一种利用涡轮来压缩空气并驱动飞机飞行的发动机。
它由多个部件组成，包括压气机、燃烧室、涡轮和喷气管道等。
它的工作原理是先通过压气机将空气压缩，然后将压缩空气与燃料混合并点燃，最终高温高压的燃气推动涡轮旋转，再通过喷气管道将高速喷出的气流产生推力，从而推动飞机飞行。
二、工作原理1. 压气机离心式涡轮喷气发动机的压气机采用离心式结构，由多个叶片和转子组成，当空气经过叶片时，叶片会将空气加速并压缩，形成高压气体。
这种结构可以有效地提高发动机的效率和压缩比，使得空气可以被更充分地压缩和加燃烧，从而提高发动机的性能和推力输出。
2. 燃烧室离心式涡轮喷气发动机的燃烧室是混合燃油和压缩空气的地方，通过点火装置点燃混合气体，产生高温高压的燃气，为涡轮提供动力。
3. 涡轮涡轮是离心式涡轮喷气发动机的核心部件之一，它由转子和定子组成，当高温高压的燃气流过涡轮时，会使得涡轮高速旋转，提供动力来驱动压气机。
4. 喷气管道喷气管道是离心式涡轮喷气发动机中最后的部件，它将高速喷射的气流转化为推动飞机飞行的推力，从而实现飞机的动力。
三、我的个人观点和理解离心式涡轮喷气发动机作为现代飞机的主要动力装置，其优点在于结构简单、可靠性高、推力大、燃料经济性好等特点，是目前最为应用广泛的发动机类型之一。
在未来，随着科技的发展和航空工业的进步，离心式涡轮喷气发动机也将不断得到改进和完善，成为更为高效、环保、节能的动力装置。
总结回顾：在本文中，我们对离心式涡轮喷气发动机进行了深入的解释和分析，从工作原理到结构构成，都进行了详细的阐述。
通过对离心式涡轮喷气发动机的解释，相信读者对其工作原理和关键部件有了更深入的了解。
希望本文能够帮助读者更好地理解离心式涡轮喷气发动机，对其性能和特点有更为深刻的理解，也对未来航空工业的发展有所启发和思考。
离心式涡轮喷气发动机是航空工业中非常重要的一部分，它的发展历程和技术创新都对飞机的性能和效率有着重大影响。
离心式压气机的原理与设计
内燃机增压技术第二章离心式压气机的原理与设计(1)魏名山第二章离心式压气机的原理与设计(1)z概述z压气机的热力学过程z空气在进口段中的流动z空气在叶轮内的流动z空气在叶轮中流动时的损失概述---压气机的作用与要求z压气机的作用是预先压缩进入气缸的空气，以提高进入气缸的气体密度。
z增压器要求压气机的尺寸小，尺寸小才能保证便于安装；重量轻，重量轻可以减少发动机总重，转子重量轻还可以提高增压器的响应速度，改善发动机的加速性；效率高，压气机效率高可以改善发动机的燃油耗；特性的可工作范围广，这是车用增压器对压气机最为重要的要求之一，因为车用发动机的工况变化频繁，且变化范围大，只有压气机的可工作范围广，才能保证增压器和发动机的良好匹配。
概述---压气机的构造(1)z压气机级由进口、工作叶轮、扩压器、集气器（涡壳）四部分组成概述---压气机的构造(2)z压气机进口段总是设计成圆柱形或者圆锥收缩段。
概述---压气机的构造(3)z进口段的作用是引导气流更好地进入工作叶轮，以减少进口处的流动损失和扰流强度。
概述---压气机的构造(4)z有的压气机进口还带有回流装置以扩大流量范围。
z左图为HOLSET增压器。
概述---压气机的构造(5)z工作叶轮由轮盘及其上的叶片组成。
用螺母将其紧固在涡轮轴上。
气流沿着轮盘、外壳和叶片组成的通道流动。
并在这一过程中，将从旋转叶轮吸收的机械功转变为压力(势能)及速度(动能)。
工作叶轮是压气机最主要的零件，它的好坏对级的特性起了决定性的影响。
对它的要求主要是，效率要高；强度要好，因为只有叶轮强度好，压气机才能达到较高的压缩压力。
概述---压气机的构造(6)z扩压器，空气从工作轮出来后，具有很高的气流速度，也即具有很大的动能。
这部分动能约占叶轮加功量的25%-50%。
因此，为有效地利用这一部分的能量，必须把这部分的动能转变为压力能，以达到提高空气压力的目的。
为此，在叶轮后装有扩压器，把气流的动能转变成压力能。
压气机的原理和特性
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主要气动参数
进出气角β1和β2 进口冲角
进出气角：气流进、出口相对流速与叶栅前、 进口冲角：叶栅的入口安装角与气流进气 后额线的夹角。 角之差。
i =β1j-β1
出口落后角 δ=β1j-β1 气流转折角 Δβ=β2-β1
气流转折角：气流出气角与进气角之差。
出口落后角：叶栅的出口安装角与气流出气角之差。
压气机的流量特性线：
通过实验测定并作出的压气机流量特性曲线。
压气机的特性线组：
不同转速下的压气机特性线绘在一起，所得到的曲线 组，称为压气机的特性线组。
2.单级轴流式压气机的特性线
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特点
①每一转速下的压比均有一最大值 （最大压比点：左、右两支）； ②压气机的喘振 ——转速不变，流量降低到一定值 后，压气机内的气流轴向脉动引起 的整台机器的剧烈振动。 喘振边界点：压比不稳定无法 绘出时对应的流量点。 喘振边界线：各转速下喘振工 况点的连线。
入口安装角和出口安装角 ：叶型中弧线在前缘点和后 14 缘点的切线与叶栅前、后额线的夹角。
叶栅的几何参数
叶栅前后额线
叶型安装角γp 栅距t 入口安装角β1j 出口安装角β2j
叶栅前后额线：叶型前、后缘点的连线。
栅距t ：两个相邻叶型上同位点在圆周方向上的距离。 叶型安装角γp ：外弦线与圆周方向的夹角。
2.压气机的喘振
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压气机喘振的特征
压气机的流量时增时减； 压力忽高忽低； 整个机组剧烈振动并伴随特有轰鸣声。
压气机喘振的原因
内因（根本原因和必要条件）—— 压气机失速； 外因—— 压气机下游存在容积较大的管网部件。
离心式压气机2
4.1.2 空气在离心式压气机中的流动
空气在导流器中的流动
单面进气的离心式压气机叶轮的进口直接与进气道 的出口相接 双面进气离心式压气机的进气装置一般由预旋片和 分气盆构成
预旋片的作用在于造成工作轮进口有一定规律的气流切 向速度分布 分气盆的作用则在于将经过预旋片的空气分为数层,以便 将空气较均匀地充满工作轮叶片的进口 进气装置中的流道做成略有收敛,使空气经过它后,速度略 有增大，以减少流动损失
第四章 压气机
主要内容
第4.1节 离心式压气机 第4.2节 轴流式压气机
4.2.1 轴流式压气机的组成 4.2.2 基元级的工作原理 4.2.3 轴流式压气机的叶栅特性 4.2.4 轴流式压气机级的工作原理 4.2.5 多级轴流式压气机 4.2.6 轴流式压气机的参数 4.2.7 压气机的流量特性 4.2.8 压气机的喘振
空气在扩压器中的流动
空气离开工作叶轮时,相对速度并不高,而绝对速度 还是很高的,一般相应的马赫数为1.1∽1.2。因此要 有扩压器使空气的静压进一步提高。 离心式压气机的扩压器一般由缝隙扩压器和叶片扩 压器两部分组成。
从工作轮出口截面2-2至截面 2’-2‘,为一环形缝隙
通过环形缝隙,合速度下降了, 从而达到了增压的目的 超音速气流经过环形缝隙后, 可降为亚音速,而后进入叶片 扩压器。
落后角δ的存在,使得工作叶 轮出口的绝对速度的切向分 速V2u小于出口的轮缘速度u2
图4-7工作轮出口速度三角形
本页面不作要求
“功率系数”或称“滑动因子”
V2u u2
离心式压气机的原理与设计(2)
叶轮效率与流体效率
---叶轮效率(1) ---叶轮效率(1) 叶轮效率
* H2 η2 = We
k H = R T2* − T1* k −1
* 2
(
)
叶轮效率η2的定 义：叶轮内气体 的总焓升H2*与叶 轮的有效功We之 比。叶轮效率表 征叶轮工作的完 善程度。
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叶轮效率与流体效率
---叶轮效率(2) ---叶轮效率(2) 叶轮效率 图3-19表示在不同的a1/t1条件 下，叶轮效率η2与ca1’及u2’的 试验曲线。a1，表示叶轮进口 处两叶片之间最小截面(喉部) 的宽度；t1，表示叶轮进口处 叶片间的节距。 图中u2为叶轮圆周的比速度， a1/t1为喉口宽度与节距之比。 由图可以看出，当ca1=0.250.35时，η2最高；a1/t1的值 越小则η2也越高。
n2 n2 −1
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叶轮出口空气状态参数的确定(3) 叶轮出口空气状态参数的确定
空气在叶轮任一通道上的流动都不可能是均态的。因 此计算所得数值是空气的平均参数值。 叶轮叶片的出口宽度b由流量方程确定，且应考虑到 叶片实际厚度对流道有效面积的堵塞影响。
M cτ 1 b2 = γ 2πD2 ca1τ 2
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叶轮出口空气状态参数的确定(2) 叶轮出口空气状态参数的确定
在较为精确的计算中，可以令 Qin = 0.5WId
2 µ 2 u2 可得： T2 = T1 + µ + 0.5α − k 2 R k −1
叶轮出口处的压力，可按多变方程计算：
T2 p2 = p1 T 1
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叶轮效率与流体效率
---流体效率 ---流体效率
Wad Wad ηh = = 2 Wad max u2
离心压气机理论-第一部分-2010
离心压气机基本理论
离心压气机叶轮可分为带叶冠叶轮和不带叶冠叶轮两种两种， 前者又叫闭式叶轮，后者又叫开式叶轮。图2和图3给出了这两 种叶轮形式。
图2 不带叶冠叶轮
图3 带叶冠叶轮
离心压气机基本理论
燃气轮机和涡轮增压器由于转速很高，通常使用开式叶轮。因 为增加叶冠会增加叶轮质量，使转子惯性增加，从而导致整机 性能恶化。
5级轴流+1级离心 5.30
3级轴流+1级离心 5.73
1级离心
1.60
2级离心
3.2-3.4
4级轴流+1级离心 4.2
2级离心
4.0
总增压比 17.00 14.72 8.0-8.30 13.14 14.38 15.00
为什么采用离心压气机？ 因为单级压比大，由于流量小，可以保证出口端压气机末级叶 片高度在合适的范围内，不会过小。
离心压气机概述
涡轮增压器是径流式叶轮机械应用的最为广泛的一个领域。 如果说燃气轮机是改进叶轮机械设计和制造技术的驱动力，那 么涡轮增压技术和涡轮增压器的广泛使用为径流式叶轮机械的 发展提供了广阔的市场。
废气涡轮增压的设想首先由瑞士人波希在1905年提出，当时获 得了德国和美国的专利。 1911年波希在单缸机上首次完成涡轮增压的台架试验。 1925年，波希又提出了脉冲增压的设想。 到1940年代，涡轮增压在船用和陆用大型发动机上得到了大量 推广使用。 直到1950年，涡轮增压器才在大型柴油机上得到广泛使用。
16 PWC
14
Байду номын сангаас
PWC
12
10
PWC&Boeing
PWC209
&319
第二章压气机
2.5 工作叶片
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2.5 工作叶片
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2.6 榫头
工作叶片通过榫头实现与轮盘的联接。因此，对榫的主 要设计要求是： 1)在尺寸小，重量轻的条件下，将叶身所受的负荷可 靠地传递给轮盘； 2)保证工作时片的准确定位和可靠固定； 3)应有足够的强度、适宜的刚性及合理的受力状态， 尽量避免应力集中 4)结构简单、装拆方便。 目前铀流式压气机转子叶片榫头形式有三种: A）燕尾式 B）销钉式 C)枞树式
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2.2轴流式压气机
轴流式压气机转子 转子是一个高速旋转对气流做功的组合件。在双转子涡 喷发动机中，压气机又分为低压转子和高压转子；在双转子 涡扇发动机中．低压转子就是风扇转子．或者是风扇转子和 低压压气机转子的组合。压气机转子一船是简支的，也有些 是悬臂 轴流式压气机静子
静子是静子组合件的总称，包括机匣和整流器。在单 转子涡喷发动机中，压气机机匣由进气装置、整流器机匣 和扩压器机匣组成。在双转子压气机中，在风扇和压气机 之间还有一个分流机匣，将内、外涵道的气流分开；在高、 低压压气机之间有一个中介机匣，将气流由低压压气机顺 利引入高压压气机。
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2.3 轴流式压气机转子的基本结构
加强的盘式转子
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2.3 轴流式压气机转子的基本结构
鼓盘式转子由若干个轮盘，鼓简和前、后半轴组成。 盘缘有不同形式的榫槽用来安装转子叶片。级间联接可采 用焊接、径向销钉、轴向螺栓或拉杆。转子叶片、轮盘和 鼓简的离心力由轮盘和鼓筒共同承受．扭矩经鼓筒逐级传 给轮盘和转子叶片，转子的横向刚性由鼓筒和连接件保证。
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2.6 榫头
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2.6 榫头
槽向固定的方式很多，通常采用卡圈、锁片、档销等锁紧 方式或复合方式，也可利用其他结构件固定，如封严环、径向 销钉等。要根据具体结构和槽向力的大小来选择固定方式。
压气机
喘振机理 通过压气机的气流反复堵塞又畅通，使的通过压气机的流量大、流速高、
可压缩的空气在本身惯量和压气机给予的巨大能量作用下产生了周期行的震荡。
3、 压气机防喘系统
防喘措施： 1、放气机构 2、旋转一级或数级导流叶片 3、机匣处理 4、采用双轴或三轴结构
防喘措施
1、放气机构——从压气机某一个或数个中间截面放气
• 两面进气,这样可以增大进气量 • 对于平衡作用在轴承上的轴向力也有好处
一、 离心式压气机的组成
工作叶轮
一、离心式压气机的组成
• 3、扩压器
• 位于叶轮的出口处 • 其通道是扩张形的 • 空气在流过它时, 速度下降, 压力和温度都上升
• 密封装置分类
• 接触式：涨圈式密封 • 非接触式：
• 篦齿封严 • 蜂窝封严 • 石墨＋篦齿 • 刷式封严
1、 封气装置
1 、 封气装置
各种不同的典型密封装置
1. 封 气 装 置
1. 封 气 装 置
各种不同的典型密封装置
• 蜂窝封严和刷式封严
2 、 间隙控制装置
• 目的：减少叶尖漏气，进一步提高发动机的性能和效率。
• 使气流拐弯并以一定方向均匀进入工作叶轮, 以减小流动损失 • 此过程中气流加速，防止出现拐弯分离流
• 气流参数变化
• 空气在流过它时速度增大,而压力和温度下降
一、 离心式压气机的组成
2、工作叶轮
• 高速旋转的部件 • 工作叶轮上叶片间的通道是扩张形的 • 空气在流过它时, 对空气作功, 加速空气的流速, 同时提高空气的压力 • 从结构上叶轮分单面叶轮和双面叶轮两种
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4、双转子或三转子压气机
为了解决压气机增压比和风扇转速的矛盾，人们很自然的想到了三转 子结构。所谓三转子就是在双转子发动机上又多了一级风扇转子。这样， 风扇、低压压气机和高压压气机都自成一个转子，各自都有各自的转速。 因此，设计师们就可以相对自由地设计发动机风扇转速、风扇直径以及涵 道比。而低压压气机的转速也就可以不再受风扇的掣肘。
第二章 离心式压气机的原理与设计
内燃机增压技术第二章离心式压气机的原理与设计(３)魏名山第二章离心式压气机的原理与设计(３)z集气器（涡壳）z离心式压气机计算示例z压气机特性集气器---形状(2)集气器---形状(3)z涡壳截面的形状可以有很多种，以梨形的损失最小，但各种形状相差不大，所以在设计时更多地是考虑尺寸上的小型化。
近年来逐渐多采用的鸭蛋形截面涡壳能得到最小的外形尺寸。
集气器---流道计算(4)z将某一个确定的R H值代入上式，就可以求出一个对应的φ值。
如此变更不同的R值，就H可得到相应的不同的φ值。
将一系列φ值与它对应的R值制成表格或曲线后，再反过来由H表格或曲线用插值法，求出各所需的指定整数φ值及对应的R值。
离心式压气机计算示例---命题z 试为6150柴油机设计一台废气涡轮增压器。
增压前发动机的功率N e =184kW ，转速为2000RPM ，比油耗g e 为250g/kWh ，机械效率ηM =0.75。
增压后功率要求提高100%，环境压力P 0=98066.5Pa ，环境温度T 0=303K 。
离心式压气机计算示例---某些系数的选取z选定发动机的充气系数z过量空气系数z 扫气系数05.17.19.0===H H v H ϕαη离心式压气机计算示例---功率z 增压后发动机的功率N eHkW368%)1001(=+=e e N N H离心式压气机计算示例(1)z压气机具体的结构尺寸，可按照王延生、黄佑生著《车辆发动机废气涡轮增压》或朱大鑫著《涡轮增压与涡轮增压器》上所列的表格进行计算。
z其基本思路为：根据前述发动机计算，算出压比、流量后，按经验值假设压气机叶轮的出口直径，和压气机的绝热效率。
同时对计算过程中所涉及到的一些系数如各处的流动损失系数设值。
离心式压气机计算示例(2)z根据压比算出压气机绝热功，根据压气机绝热功和压头系数算出叶轮出口圆周速度，然后算出叶轮旋转速度。
z根据流量算进口面积和进口直径。
z然后根据前述的计算公式，从进口开始算到出口。
第二章 涡轮增压器
2.1 离心式压气机
压气机分轴流式与离心式 离心式亚及其结构紧凑、质量轻，在较宽的
流量范围内能保持较好的效率，且对于小尺 寸压气机，效率优于轴流式。 涡轮增压器一般都采用离心式压气机。
2.1.1 离心式压气机的结构
进气道 1 叶轮 2 压气机蜗壳 3 扩压器 4
分类：
无叶扩压器 叶片扩压器
无叶扩压器
无叶扩压器是一环形通道。 气流在该通道中近似沿对数螺旋线的轨迹运
动，气流流动轨迹在任意直径处与切向的夹 角基本不变。 缺点：气流流动路线长，损失大，效率低， 出口流通面积小，扩压能力低。 优点：流量范围宽，结构简单，制造方便。 应用：经常处于变工况运行的小型涡轮增压 器。
2.2.1.2 按燃气在涡轮中焓降的分配分类
冲击式涡轮：燃气的能量（压力、温度）在喷嘴中 全部转化为动能，完全依靠燃气动能在工作叶片通 道中转弯产生的离心力对叶轮的冲击力矩推动涡轮 叶片做功。在叶轮中，燃气不再膨胀，气体压力不 变，因此在叶轮中焓降为零。
反力式涡轮：燃气的能量一部分在喷嘴中膨胀转化 为动能，利用冲击力矩做功；另一部分在工作叶轮 通道中继续膨胀，转化为动能的同时一空气流与叶 片相对速度增加所产生的反作用力推动涡轮做功。 这种涡轮气流速度低，叶片弯曲程度小，流动损失 小，效率高。高增压比的涡轮增压器都采用。
叶片扩压器
在环形通道中加上若干导向叶片，使气流沿 叶片通道流动。
气流流动路线短，流动损失小，效率高。 叶片形成的通道使气流的流通面积迅速增大，
扩压能力强，尺寸小。 缺点：当流量偏离设计工况，叶片入口气流
将撞击叶片，使效率急剧下降。
叶片扩压器
2.1.1.4 压气机蜗壳
第3章 离心式压气机-2013
5、离心式压气机特性线的实验测量
压气机测试设备
Flow Nozzle 气流喷嘴
Test
Total Temperature
Pressure 总压
T ~ To 温度
Compressor
压气机
Throttle节流阀
Total
Pressure
Static
总压
Pressure
静压
热交换器
Shaft power from
② 当nk一定时，mk减至某一值时→出现喘振；
什么是喘振？ 喘振，顾名思义就象人哮喘一样，压气机出现周期性的出风与
倒流，产生很大的噪音。 压气机在喘振区时，压轮内流量急剧波动，产生气流的撞击，
使压气机发生强烈的振动，噪声增大，而且出口压力不断晃动； 喘振的产生与压轮和管道的特性有关，容量与压头越大，则喘
增压比
压气机的压比定义如下：
πb =
Po,out Po,in
where:
πb = Pressure ratio [dimensionless] 压比（无量纲）
Po,in = Inlet absolute stagnation pressure [force/length²] 进气口绝对滞止压力 [力/长度2]
② 当nk一定时，mk减至某一值时→出现喘振；
什么是喘振？ 当转速一定，压气机的进气减少到一定值，在叶道中气体会发 生分离，当分离现象扩展到整个叶道，空气不能再流入叶道中； 造成叶轮中出口压力突然下降，而叶轮后收集器等地方相对较 高的压力将气流倒灌回叶轮； 倒灌回流后，使得叶道内又充满空气，分离得到控制，使压轮 叶道内压力恢复正常，重新将倒流回的气流压出去。 空气压出后，由于空气不能进入叶道，叶道内流量再一次降低， 重新出现分离，叶轮出口压力又突然下降，气流又倒回； 这种现象反复出现，压气机工作不稳定，该现象为喘振现象。
离心式压缩机工作原理
离心式压缩机的工作原理是什么，为什么离心式压缩机要有那么高的转速?答：离心式压缩机用于压缩气体的主要工作部件是高速旋转的叶轮和通流面积逐渐增加的扩压器。
简而言之，离心式压缩机的工作原理是通过叶轮对气体作功，在叶轮和扩压器的流道内，利用离心升压作用和降速扩压作用，将机械能转换为气体压力能的。
更通俗地说，气体在流过离心式压缩机的叶轮时，高速旋转的叶轮使气体在离心力的作用下，一方面压力有所提高，另一方面速度也极大增加，即离心式压缩机通过叶轮首先将原动机的机械能转变为气体的静压能和动能。
此后，气体在流经扩压器的通道时，流道截面逐渐增大，前面的气体分子流速降低，后面的气体分子不断涌流向前，使气体的绝大部分动能又转变为静压能，也就是进一步起到增压的作用。
显然，叶轮对气体作功是气体压力得以升高的根本原因，而叶轮在单位时间内对单位质量气体作功的多少是与叶轮外缘的圆周速度u2密切相关的：u2数值越大，叶轮对气体所作的功就越大。
而u2与叶轮转速和叶轮的外径尺寸有如下关系：式中 D2--叶轮外缘直径，m；n--叶轮转速，r/min。
因此，离心式压缩机之所以要有很高的转速，是因为：1)对于尺寸一定的叶轮来说，转速n越高，气体获得的能量就越多，压力的提高也就越大；2)对于相同的圆周速度(亦可谓相同的叶轮作功能力)来说，转速n越高，叶轮的直径就可以越小，从而压缩机的体积和重量也就越小；3)由于离心式压缩机通过一个叶轮所能使气体提高的压力是有限的，单级压比(出口压力与进口压力之比)一般仅为 1.3～2.0。
如果生产工艺所要求的气体压力较高，例如全低压空分设备中离心式空气压缩机需要将空气压力由0.1MPa提高到0.6～0.7MPa，这就需要采用多级压缩。
那么，在叶轮尺寸确定之后，压缩机的转速越高，每一级的压比相应就越大，从而对于一定的总压比来说，压缩机的级数就可以减少。
所以，在进行离心式压缩机的设计时，常常采用较高的转速。
但是，随着转速的提高，叶轮的强度便成了一个突出的矛盾。
M5第二章 进气道和轴流式、离心式压气机试题及答案
M5第二章进气道和轴流式、离心式压气机试题及答案1单选亚音速气流流经收敛型管道时,压力() [单选题]A、减少(正确答案)B、增加C、保持不变D、与温度成反比2单选亚音速气流在光滑扩张形管道内流动时,气流参数的变化规律是( ) [单选题]A、速度下降,压力升高(正确答案)B、速度下降,压力下降C、速度上升,压力下降D、速度上升,压力升高3单选超音速进气道可分为()三种类型 [单选题]A、离心式、轴流式和混合式B、直流式、回流式和折流式C、离心式、气动式和冲击式D、外压式、内压式和混合式(正确答案)4单选进气道的冲压比是() [单选题]A、进气道出口处的总压与来流总压之比B、进气道出口处的总压与来流静压之比(正确答案)C、进气道进口处的总压与来流总压之比D、进气道进口处的总压与来流静压之比5单选进气道的总压恢复系数的大小反映了() 的大小 [单选题]A、流动损失(正确答案)B、压力变化C、气流速度变化D、流场均匀程度6单选进气道的总压恢复系数是() [单选题]A、进气道出口处的总压与来流静压之比值B、进气道进口处的总压与来流总压之比值C、进气道出口处的总压与来流总压之比值(正确答案)D、进气道进口处的总压与来流静压之比值7单选外压式超音速进气道是通过()将超音速气流变为亚音速气流的 [单选题]A、管内扩散增压原理B、冲压原理C、一道或多道斜激波再加上一道正激波(正确答案)D、摩擦降速原理8单选涡扇发动机进气道的防冰通常采用: [单选题]A、压气机引气防冰(正确答案)B、发动机滑油防冰C、电加热防冰D、发动机排气防冰9单选亚音速进气道是一个()的管道 [单选题]A、扩张形(正确答案)B、收敛形C、先收敛后扩张形D、圆柱形10单选影响进气道冲压比的因素有() [单选题]A、飞行速度,大气温度和流动损失(正确答案)B、大气压力,进口面积和喷气速度C、单位推力,压气机和涡轮的级数D、大气密度,涡轮出口与进口温度11单选涡喷发动机的防冰部位有() [单选题]A、进气整流罩,前整流锥和压气机的进气导向器(正确答案)B、进气整流罩和压气机静子C、前整流锥和压气机转子D、压气机和尾喷管12单选涡喷发动机进口整流罩防冰常常通过: [单选题]A、压气机引气(正确答案)B、热滑油C、电热元件D、复合材料13单选 ()可作为发动机进口热防冰的热源 [单选题]A、压气机引气(正确答案)B、燃气C、热滑油D、低压涡轮叶片冷却气14单选涡桨发动机进气道采用哪种防冰方式() [单选题]A、电加温防冰(正确答案)B、热空气防冰C、防冰液防冰D、热滑油防冰15单选燃气涡轮发动机所采用的压气机可分为()两种类型 [单选题]A、离心式和轴流式(正确答案)B、冲压式和反力式C、回流式和折流式D、吸气式和增压式16单选发动机压气机的喘振裕度是指() [单选题]A、起飞线和工作线的距离B、爬升线和工作线的距离C、巡航线和工作线的距离D、喘振线和工作线的距离(正确答案)17单选 ( )不属于轴流式压气机的叶型损失 [单选题]A、摩擦损失B、分离损失C、激波损失D、倒流损失(正确答案)18单选单转子燃气涡轮发动机中的轴流式压气机叶片的长度从第一级到最后一级是() [单选题]A、逐级增大的B、逐级减小的(正确答案)C、逐级不变的D、逐级先增大后变小的19单选当压气机的实际流量系数大于流量系数的设计值时,空气流过工作叶轮时,会在叶片的( )处发生气流分离 [单选题]A、叶盆(正确答案)B、叶背C、叶根D、叶尖单选改变轴流式压气机基元级的叶轮进口处的绝对速度大小可以改变 [单选题]A、叶轮进口处的相对速度方向(正确答案)B、叶轮出口处的牵连速度大小C、叶轮进口处的牵连速度方向D、叶轮进口处的周向速度大小21单选改变轴流式压气机基元级的叶轮进口处的牵连速度大小可以改变 [单选题]A、叶轮进口处的相对速度方向(正确答案)B、叶轮出口处的绝对速度大小C、叶轮进口处的绝对速度方向D、叶轮进口处的周向速度方向22单选可调静子叶片是指调哪里的叶片? [单选题]A、风扇叶片B、低压压气机静子叶片C、涡轮静子叶片D、高压压气机进口和前几级静子叶片(正确答案)23单选空气流过压气机时,产生的反作用力的方向是( ) [单选题]A、向前的(正确答案)B、向后的C、向上的D、向下的单选空气流过压气机整流环(即静子叶片)时, 气流的( ) [单选题]A、速度增加,压力下降B、速度增加,压力增加C、速度下降,压力增加(正确答案)D、速度下降,压力下降25单选控制轴流式压气机增压比的主要因素是() [单选题]A、压气机的级数(正确答案)B、压气机进口压力C、压气机进口温度D、压气机的型式26单选燃气涡轮发动机里,压气机叶片脏能导致( ) [单选题]A、转速低B、排气温度低C、转速高D、排气温度高(正确答案)27单选燃气涡轮发动机在()阶段不易发生喘振 [单选题]A、启动B、加速C、减速D、巡航(正确答案)28单选燃气涡轮发动机中压气机的功用是() [单选题]A、增大进入发动机的空气流量B、压缩空气,提高空气的压力(正确答案)C、增大进入发动机的空气容积D、降低进入燃烧室的空气温度29单选若轴流式压气机转速不变,进口气流速度减小,则:轴流式压气机第一级 [单选题]A、流量系数增大,攻角减小B、流量系数减小,攻角增大(正确答案)C、流量系数增大,攻角增大D、流量系数减小,攻角减小30单选使燃气涡轮喷气发动机实际热效率达到最大时的增压比称为()增压比 [单选题]A、最有效B、最佳C、最经济(正确答案)D、最适宜31单选使燃气涡轮喷气发动机循环功达到最大时的增压比称为()增压比 [单选题]A、最有效B、最佳(正确答案)C、最经济D、最适宜32单选压气机喘振表现是 [单选题]A、气流出现高频率 ,低振幅的振荡B、压气机叶栅失去扩压能力C、气流沿压气机轴线方向发生低频率, 高振幅的振荡(正确答案)D、只有参数摆动,听不到任何声音33单选压气机喘振的探测,目前是依据()来判断 [单选题]A、压气机出口压力的下降率或转子的减速率(正确答案)B、涡轮出口温度C、发动机转速D、油门杆位置34单选压气机喘振裕度是指: [单选题]A、喘振线的位置B、工作线的位置C、效率线的位置D、工作线与喘振线的距离(正确答案)35单选压气机的气体载荷推转子 [单选题]A、向前(正确答案)B、向后C、顺时针旋转D、逆时针旋转36单选压气机发生喘振可依据什么判断() [单选题]A、EGT上升B、参数摆动C、压气机出口压力的下降率或转速下降率(正确答案)D、发动机声音异常37单选压气机防喘原理是: [单选题]A、在非设计状态下保持合适的速度三角形(正确答案)B、在设计状态下保持合适的速度三角形C、保持不变的气动参数D、保持压气机几何形状不变38单选压气机工作叶片连接到轮盘上的最佳方法是( ) [单选题]A、焊接B、挤压配合C、枞树型榫头D、燕尾型榫头(正确答案)39单选压气机速度三角形的绝对速度的切向分量叫做: [单选题]A、预旋量(正确答案)B、偏转量C、轴向分量D、径向分量40单选压气机旋转失速时,失速区的变化规律是( ) [单选题]A、与压气机转速同向且比压气机转速快B、与压气机转速同向且比压气机转速慢(正确答案)C、与压气机转速反向且比压气机转速慢D、与压气机转速反向且比压气机转速快41单选压气机转子的盘轴连接型式分为() [单选题]A、销钉式和花键式B、挤压式和热压式C、松动式和紧固式D、可拆卸式和不可拆卸式(正确答案)42单选压气机转子和涡轮转子是通过()连接的 [单选题]A、联轴器(正确答案)B、旋流器C、导向器D、整流器43单选在压气机进口总温和总压保持不变的情况下,压气机的增压比和效率随压气机转速和流过压气机空气流量的变化规律叫压气机的()特性 [单选题]A、转速B、流量(正确答案)C、速度D、高度44单选在轴流式压气机基元级内气流参数的变化是: [单选题]A、在叶轮内绝对速度增大,相对速度增大,压力和温度升高;在整流器内绝对速度减小,压力和温度升高B、在叶轮内绝对速度增大,相对速度增大,压力和温度下降;在整流器内绝对速度减小,压力和温度升高C、在叶轮内绝对速度增大,相对速度减小,压力和温度下降;在整流器内绝对速度减小,压力和温度升高D、在叶轮内绝对速度增大,相对速度减小,压力和温度升高;在整流器内绝对速度减小,压力和温度升高(正确答案)45单选轴流式基元级的进口速度三角形中的叶轮进口处空气绝对速度的切向分速度代表 [单选题]A、压气机空气流量大小B、压气机转速大小C、压气机轮缘功大小D、叶轮进口处空气预旋大小(正确答案)46单选轴流式基元级的进口速度三角形中的叶轮进口处空气绝对速度的轴向分速度代表 [单选题]A、压气机空气流量大小(正确答案)B、压气机转速大小C、压气机轮缘功大小D、叶轮进口处空气预旋大小47单选轴流式基元级的进口速度三角形中的叶轮圆周速度代表 [单选题]A、压气机空气流量大小B、压气机转速大小(正确答案)C、压气机空气进气速度的大小D、叶轮进口处空气预旋大小48单选轴流式压气机喘振时,发动机的() [单选题]A、振动减小B、振动加大 CEGT下降 DEPR增高(正确答案)49单选轴流式压气机喘振是一种发生在轴线方向上( )性质的振荡现象。
《航空发动机结构分析》思考题
《航空发动机结构分析》思考题《航空发动机结构分析》课后思考题答案第⼀章概论1.航空燃⽓涡轮发动机有哪些基本类型？指出它们的共同点、区别和应⽤。
答：2.涡喷、涡扇、军⽤涡扇分别是在何年代问世的？答：涡喷⼆⼗世纪三⼗年代（1937年WU；1937年HeS3B）；涡扇 1960~1962军⽤涡扇 1966~19673.简述涡轮风扇发动机的基本类型。
答：不带加⼒，带加⼒，分排，混排，⾼涵道⽐，低涵道⽐。
4.什么是涵道⽐？涡扇发动机如何按涵道⽐分类？答：（⼀）B/T，外涵与内涵空⽓流量⽐；（⼆）⾼涵道⽐涡扇（GE90），低涵道⽐涡扇（Al-37fn）5.按前后次序写出带加⼒的燃⽓涡轮发动机的主要部件。
答：压⽓机、燃烧室、涡轮、加⼒燃烧室、喷管。
6.从发动机结构剖⾯图上，可以得到哪些结构信息？答：a)发动机类型b)轴数c)压⽓机级数d)燃烧室类型e)⽀点位置f)⽀点类型第⼆章典型发动机标。
答：涡喷表2.1涡扇表2.3军⽤涡扇表2.22.al-31f发动机的主要结构特点是什么？在该机上采⽤了哪些先进技术？答：AL31-F结构特点：全钛进⽓机匣，23个导流叶⽚；钛合⾦风扇，⾼压压⽓机，转⼦级间电⼦束焊接；⾼压压⽓机三级可调静⼦叶⽚九级环形燕尾榫头的⼯作叶⽚；环形燃烧室有28个双路离⼼式喷嘴，两个点⽕器，采⽤半导体电嘴；⾼压涡轮叶⽚不带冠，榫头处有减振器，低压涡轮叶⽚带冠；涡轮冷却系统采⽤了设置在外涵道中的空⽓-空⽓换热器，可使冷却空⽓降温125-210*c；加⼒燃烧室采⽤射流式点⽕⽅式，单晶体的涡轮⼯作叶⽚为此提供了强度保障；收敛-扩张型喷管由亚声速、超声速调节⽚及蜜蜂⽚各16式组成；排⽓⽅式为内、外涵道混合排⽓。
3.ALF502发动机是什么类型的发动机？它有哪些有点？答：ALF502，涡轮风扇。
优点：●单元体设计，易维修●长寿命、低成本●B/T⾼耗油率低●噪声⼩，排⽓中NOx量低于规定第三章压⽓机1.航空燃⽓涡轮发动机中，两种基本类型压⽓机的优缺点有哪些？答：（⼀）轴流压⽓机增压⽐⾼、效率⾼单位⾯积空⽓质量流量⼤，迎风阻⼒⼩，但是单级压⽐⼩，结构复杂；（⼆）离⼼式压⽓机结构简单、⼯作可靠、稳定⼯作范围较宽、单级压⽐⾼；但是迎风⾯积⼤，难于获得更⾼的总增压⽐。
第二章 涡轮增压器和中冷器
2 . 3 涡轮增压器
2.3.3 轴承的润滑和冷却
2 . 3 涡轮增压器
2.3.4 涡轮增压器的密封与隔热
2 . 4 中冷器
作用：降低增压后的空气温度、密度增加，进气量增多；降低柴油机 热负荷；提高发动机的经济性、降低排放。 2.4.1 中冷器的冷却方式 （一）水冷式 （1）用柴油机冷却系的冷却水冷却 （2）用独立的冷却水冷却 （二）分冷式 （1）用柴油机曲轴驱动风扇 （2）用压缩空气涡轮驱动风扇
2 . 1 离心式压气机
（2）导风轮入口速度三角形分析： ①流量等于设计流量，相对速度的气 流角等于叶片入口的构造角，不产生 气流分离。 ②流量大于设计流量，气流撞击叶片 背部，腹部产生气流分离，被压服在 较小区域，不喘振。 ③流量小于设计流量，气流撞击叶片 的腹部，背部产生气流分离，背风面 分离被扩散，发生喘振。
2 . 1 离心式压气机
（四）压气机涡壳 （1）作用：收集从扩压器出来的 空气，并将其引导到发动机进气 管； （2）效率：实际转化量与定熵转 化量之比； （3）分类：变截面涡壳、等截面 涡壳；
2 . 1 离心式压气机
2.1.2 离心式压气机的工作原理 （一）压气机中空气状态的变化 （1）进气道：压力降、速度升、温度降； （2）压气机叶轮：压力升、速度升、温度 升； （3）扩压器：压力升、速度降、温度升； （4）压气机涡壳：压力升、速度降、温度 升；
2 . 4 中冷器
计算步骤校核方法 （一）原始数据准备 （二）传热系数计算 （1）中冷器的换热量：
Q = qmbc p b (Tb − Ts )
Tw2 Q = Tw1 + c pw qmw
水力学：第2章 叶片式泵和风机
200S63A
200 —— 泵吸入口直径为 200mm；
S—单级双吸离心泵； 63 —— 扬程为63m； A —— 叶轮外径第一次
切割。
S型图
单级双吸中开离心泵
便拆式管道离心泵
DL型立式多级离心泵
IS型单吸离心泵
叶轮
S型双吸离心泵
二、离心泵的主要零件，作用材料和组成
1．叶轮：了解叶轮作用，材料，组成，按吸入 口分类，按盖板情况分类
3、按叶轮进水方式分： 单侧进水式泵：又叫单吸泵，图2－2，即叶 轮上只有一个进水口 双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都 有一个进水口，它的流量比单吸式泵大一倍， 可以近似看作是两个单吸泵叶轮背靠背放在 一起。P101图2－93，图2－5。 4、按泵壳结合缝形式分： 水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上 开有结合缝 垂直结合面缝：即结合面与轴心线相垂直
1、泵壳；2、镶在泵壳上的减漏环； 3、叶轮；4、镶在叶轮上的减漏环
轴封装置
泵轴穿出泵壳时，在轴与壳之间存在 着间隙，如不采取措施，间隙处就会有泄 漏。当间隙处的液体压力大于大气压力(如 单吸式离心泵)时，泵壳内的高压水就会通 过此间隙向外大量泄漏；当间隙处的液体 压力为真空(如双吸式离心泵)时，则大气 就会从间隙处漏入泵内，从而降低泵的吸 水性能。为此，需在轴与壳之间的间隙处 设置密封装置，称之为轴封。目前，应用 较多的轴封装置有填料密封、机械密封。
立 式 轴 流 泵 结 构 图
ZLB型立式轴流泵
叶轮 1、固定式 2、半调节
四、混流泵
1、混流泵的工作原理 混流泵是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵，
它是靠叶轮旋转而使水产生的离心力和叶片对水 产生的推力双重作用而工作的。 2、混流泵的构造
离心式压缩机设计制造标准
离心式压缩机设计制造标准1. 引言1.1 背景介绍离心式压缩机是目前工业领域中常用的一种压缩机，它具有体积小、效率高、结构简单、噪音低等优点，被广泛应用于空调、制冷、石油化工、电力等领域。
随着工业化进程的加快和能源需求的增长，对离心式压缩机的设计和制造提出了更高的要求。
离心式压缩机的工作原理是利用离心力将气体压缩，通过旋转的叶轮将气体送入压缩腔体，随着叶片旋转并不断挤压和压缩气体，最终将气体压缩并排出。
在设计中，需要考虑叶轮材料、叶片结构、叶轮形状等因素，以确保压缩机的稳定性和效率。
本文旨在探讨离心式压缩机的设计制造标准，从原理、要点、过程、质量控制以及标准化要求等方面展开讨论，为提高离心式压缩机的设计制造质量提供参考。
通过对离心式压缩机的深入研究，不仅可以提升压缩机的性能，还可以促进相关产业的发展与进步。
1.2 研究目的研究目的是为了全面掌握离心式压缩机的设计制造标准，提高离心式压缩机的设计制造水平，确保离心式压缩机的安全、效率和可靠性。
通过研究离心式压缩机的基本原理、设计要点、制造过程、质量控制和标准化要求，可以更好地指导工程师们开展离心式压缩机的设计制造工作，促进离心式压缩机行业的健康发展。
也可以为企业制定相关技术标准和规范提供参考依据，推动离心式压缩机产品质量的提升和市场竞争力的增强。
本研究旨在深入了解离心式压缩机的技术规范和要求，为行业发展提供科学依据，实现离心式压缩机制造行业的可持续发展。
2. 正文2.1 离心式压缩机的基本原理离心式压缩机是一种常用的压缩机，其基本原理是利用旋转的离心力将气体压缩至较高压力的设备。
它主要由压气机、压缩机和驱动机构三部分组成。
在压气机中，气体通过进气口进入，并被转子快速旋转，形成离心力使气体受压。
压缩机则将压缩后的气体送至出口，以供给各种工业设备使用。
设计离心式压缩机需要考虑多方面因素，包括工作压力、流量需求、功率消耗等。
在设计要点中，需充分考虑转子形状、叶片数量、叶片倾角等参数，以确保压缩机的高效稳定运行。
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内燃机增压技术
第二章离心式压气机的原理与设计(３)
魏名山
第二章离心式压气机的原理与设计(３)
z集气器（涡壳）
z离心式压气机计算示例
z压气机特性
集气器---形状(2)
集气器---形状(3)
z涡壳截面的形状可以有很多种，以梨形的损失最小，但各种形状相差不大，所以在设计时更多地是考虑尺寸上的小型化。
近年来逐渐多采用的鸭蛋形截面涡壳能得到最小的外形尺寸。
集气器---流道计算(4)
z将某一个确定的R H值代入上式，就可以求出一个对应的φ值。
如此变更不同的R
值，就
H
可得到相应的不同的φ值。
将一系列φ值与它对应的R
值制成表格或曲线后，再反过来由
H
表格或曲线用插值法，求出各所需的指定整数φ值及对应的R值。
离心式压气机计算示例---命题z 试为6150柴油机设计一台废气涡轮增压器。
增压前发动机的功率N e =184kW ，转速为2000RPM ，比油耗g e 为250g/kWh ，机械效率ηM =0.75。
增压后功率要求提高100%，环境压力P 0=98066.5Pa ，环境温度T 0=303K 。
离心式压气机计算示例---某些系数的选取z
选定发动机的充气系数z
过量空气系数z 扫气系数05
.17.19.0===H H v H ϕαη
离心式压气机计算示例---功率z 增压后发动机的功率N eH
kW
368%)1001(=+=e e N N H
离心式压气机计算示例(1)
z压气机具体的结构尺寸，可按照王延生、黄佑生著《车辆发动机废气涡轮增压》或朱大鑫著《涡轮增压与涡轮增压器》上所列的表格进行计算。
z其基本思路为：
根据前述发动机计算，算出压比、流量后，按经验值假设压气机叶轮的出口直径，和压气机的绝热效率。
同时对计算过程中所涉及到的一些系数如各处的流动损失系数设值。
离心式压气机计算示例(2)
z根据压比算出压气机绝热功，根据压气机绝热功和压头系数算出叶轮出口圆周速度，然后算出叶轮旋转速度。
z根据流量算进口面积和进口直径。
z然后根据前述的计算公式，从进口开始算到出口。
z可以算出压比、压气机效率和压头系数。
比较这些值和设定值，如果差距比较大，则改变初始值重新计算，直至设定值和计算值一致为止。
离心式压气机计算示例(3)
z可以将这些公式输入到EXCEL表格中。
压气机特性---定义
z压气机特性：以转速为参变量，压气机的压比和效率随流量变化的关系，称之为压气机特性。
利用压气机的流量特性曲线，就可以判断压气机本身的性能是否优越及其工作范围的大小，还可利用它与发动机的耗气特性相配合，来检验压气机与发动机的匹配是否合理。
压气机特性---形状(1)
z左图为TB28(国内型号JB28)
涡轮增压器的压气机流量特
性曲线。
该增压器主要用于
70kW至100kW之间的小型
车用柴油机。
如云内动力的
4100QBZ，4102QBZ等柴油
机。
横坐标流量，纵坐标压
比，参变量转速，纵向曲线
为等效率线。
压气机特性---形状(2)
z联信公司(Allied Signal)，现
更名霍尼韦尔(Honeywell)公
司，GT15V增压器压气机特
性曲线。
Audi A6有一款车就
使用该增压器。
压气机特性---形状(3)
z左图体现了压气机特性曲线
的画法。
先根据实验数据，
分别画出效率-流量图和压
比-流量图，然后将两图如
左所示排列，在效率图上作
和横轴平行的线，将其和效
率线的交点投影到压比图上，
就可以在压比-流量图上作
出等效率圈，从而完成压气
机特性曲线的绘制。
压气机特性---工作范围(1)
z以压气机转速为参变量的每一条等转速线上，都有最小的允许工作流量的极限值，称为喘振点。
在喘振点上及小于喘振点的流量时，压气机中的气流产生强烈振荡，叶片振动，并伴有很大的噪音。
因此无法正常工作。
将不同等转速线上的喘振点相连，就成为喘振线。
每一条等速线都有最大的流量极限，大于流量极限值的范围称为阻塞区。
压气机在接近阻塞区工作时，其绝热效率急剧下降，故一般使压气机工作于绝热效率大于60%以上的流量范围之内。
压气机特性---工作范围(2)
z压气机不能在流量低于或接近于喘振线时工作，也不能在阻塞区及绝热效率低于60%处长期运转。
将阻塞区附近且绝热效率大于等于60%的流量称为最大流量，将喘振点的流量称为最小流量，两
者之比值Q
max /Q
min
越大，压气机可以正常工作的
范围越大，就越符合车用增压器的要求。
压气机特性---喘振(1)
z喘振时，流经压气机的气流出现强烈的振动，在进口处出现气体逆流现象，在出口处气流压力出现强烈脉动，强烈喘振极易引起叶片或轴承损坏。
压气机特性---喘振(2)
z当进入压气机的空气流量
偏离设计状态时，在叶轮
的进口边缘就会产生气体
的分离现象。
图a表示设计
流量值，图b表示流量较大
时，这时候在叶片凹面产
生分离，但由于叶片的运
动趋势抑制了分离所产生
的涡流进一步发展，所以
气流的分离只局限于进口
边缘。
压气机特性---喘振(3)
z图c所示为流量较小时的
情况，在叶轮进口处叶
片非工作面(叶背)部分
产生分离。
此时，一方
面气流由于在叶背部分
加速流动，压力降低，
另一方面由于气流的惯
性使得它有离开叶背的
倾向，因而涡流迅速扩
展到压气机的其它部分。
压气机特性---喘振(4)
z对于具有叶片式扩压器的涡轮增压器来说，在扩压器处也会产生喘振，所不同的是，由于气流有按照对数螺旋线运动的趋势，所以会在叶凹处产生分离，而不是在叶背处。
相同点是都在小流量时产生喘振。
压气机特性---分析(1)
z一条等转速的压气机特性线，
其形状为中间最高，两端曲
线向下，即在某一流量时，
压比和绝热效率为最大值。
z在理想条件下，如果压气机
转速不变，有效功完全用来
压缩空气，提高压比，此时
压气机的压比与流量无关，
等转速的特性线是一条水平
线，如左所示a-a。
压气机特性---分析(2)
z在实际过程中，必然有一部分功
用来克服摩擦损失和撞击损失等。
摩擦损失随着流量的增大而增大，
计及摩擦损失的压比线如左上图
b-B-b所示。
对于撞击损失而言，
在设计点，压气机进口处气流方
向与叶片前缘的安装角方向基本
重合，几乎在无撞击情况下流入
叶片。
而在非设计状态下，撞击
损失增大。
再计及撞击损失后的
压比线如左上图A-B-c所示。