第十章 叶栅风洞实验

叶栅风洞实验 一引论 1. 叶片机分类 • 对工质作功的机器－增压或增加动能 • 从工质中获取能量而得到有用的轴上功的机器 两类机器的能量转换都是通过在工质中旋转一定形状和一定 数量的叶片来实现。 数量的叶片来实现。 2. 定义 在工质中旋转一定形状和一定数量的叶片， 在工质中旋转一定形状和一定数量的叶片，通过叶片和工 质的相互作用，给工质加入或自工质取得能量的机器， 质的相互作用，给工质加入或自工质取得能量的机器，统称 为叶片机。 为叶片机。
* 再测出：总压损失系数ϖ＝（Pw1 − Pw 2 ) / ρ1W12 2 *
还可以是：CY .C X
则可以得到平面叶栅正常特性
∆β = f β (i )
ϖ = fω (i )
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可以得到叶栅设计工作点： 可以得到叶栅设计工作点：转折角尽可能大而总压损失 及加功量尽量大， 不太大 (及加功量尽量大，效率又高的工作点） 及加功量尽量大 效率又高的工作点）
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二、 动力系统试验装置
1. 装置类型
静止型：叶栅实验－平面叶栅和：压气机和涡轮试验台。 动态型：压气机和涡轮试验台。
2. 叶栅参数
几何参数：叶型－中线、弦长、弯曲角（前缘角、后缘角 几何参数：叶型－中线、弦长、弯曲角（前缘角、后缘角) 最大厚度及位置、最大弯度及位置。 最大厚度及位置、最大弯度及位置。 稠度－ 稠度－叶弦和间距的比 安装角－ 安装角－叶弦和额线夹角 前缘构造角、 前缘构造角、后缘构造角 气动参数：气流进口角－ 气动参数：气流进口角－叶型来流和前缘额线夹角 气流出口角 －叶型出流和后缘额线夹角 气流转折角 基元级速度三角形 见下图: 见下图
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C1 W1 U C1a C1u
叶栅几何参数和气动参数 示意图
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3.实验要求 实验要求
• 已知量 叶栅几何参数： 叶栅几何参数： 稠度b / t ; 翼型弯曲角θ；前缘构造角β1c ; 后缘构造角β 2 c • 实验自变量：冲角 实验自变量：冲角I • 实验测量值： 实验测量值： 气流转折角∆β；
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叶栅风洞实验 一引论 1. 叶片机分类 • 对工质作功的机器－增压或增加动能 • 从工质中获取能量而得到有用的轴上功的机器 两类机器的能量转换都是通过在工质中旋转一定形状和一定 数量的叶片来实现。 数量的叶片来实现。 2. 定义 在工质中旋转一定形状和一定数量的叶片， 在工质中旋转一定形状和一定数量的叶片，通过叶片和工 质的相互作用，给工质加入或自工质取得能量的机器， 质的相互作用，给工质加入或自工质取得能量的机器，统称 为叶片机。 为叶片机。
Ca =
( )− 轴向速度的无因次量
Ca U
Ω′k (=
( w1u + w2u ) / 2 ) − 级前、后径向速度平均值的无因次量 U
• 减小压气机径向尺寸
加大机的流通能力－一定流量下，减小轮毂比。
• 减轻重量 减少级数；加大流通能力 综上：优秀的压气机应该具有：在安全可靠工作前提下， 高的加功量； 高流通能力； 高效率； 小尺寸和低重量
ϖ
=
ρ 1w
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则可以得到平面叶栅特性
∆β = f β (i)
由此，即可得到
压气机扩压特性（增压)， 加功量大而损失小。
ϖ = fw (i)
效率特性
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C1=C1a 已知： 当不考虑转 子叶片前的 定子叶片的 预扭作用时 C1=C1a C1a为进口气 流的轴向分 速。 C1a W1 β1 U=(2πnu/60)r 轴向速度C1； 对应转子转速U； 进气角β1可知。 则来流冲角I可求： I=β1c-β1
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3.航空发动机简述 航空发动机简述 • 涡喷－ 来流 压气机
带动旋转部件
提高压力
燃烧室
喷油点火
涡轮
尾喷管内高温高压气体 膨胀作功 • • • • • • 涡桨 涡扇 涡轴 总要求： 达到一定增压比 效率高、尺寸小、重量轻 适当喘振裕度
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4.高品质发动机技术途径
• 高增压比
* * π kst = (η kst Lkst / 1005T1* + 1) * ηkst − 级的绝热效率 K K −1
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4.实验
• 测量参数 每一组叶栅，需测量如下参数： 栅前－－P1 ,P*W1 ,T*1 ,β1 栅后－－P*W2 , β2 • 数据处理 ⑴由β1c可得到冲角I(= β1c- β1) ⑵ 由测量的 β2和已知的β2c,算出落后角δ（ δ＝ β2c－ β2） ⑶由β1， β2 算出气流转折角（△ β＝ β2 － β1） ⑷由测量 T*1 栅前临界音速（acr1=(2/(k+1)×kR T*1 )1/2) ⑸由测量的 P1 ,P*W1 π（ λ w1)和τ（λw1) ⑹算出栅前相对速度 W1= λ w1× acr1 ⑺算出进口气流的静温 T1＝ T*1 /τ1（λw1) ⑻由P1和T1算出叶栅前气流密度 ρ1＝p1/RT1 * * ⑼算出叶栅总压损失系数 2 ( p w1 − p w 2 )
Lkst－级的加功量
提高级加功量
Lkst = U ⋅ ∆WU U − 基元叶片圆周速度 ∆WU－工作轮叶片扭速 2πnk U = ⋅r 60 ∆WU = Ca1.55 (1 + 1.5 ⋅ bt )
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• 提高压气机效率分析
效率: 效率 下列参数的函数 叶栅稠度（b/t);