叶轮机械原理_第七章3概论

寻找新的相似条件来代替，以保 持整个涡轮的流动相似。
p3*
p4
或
* T
p3*
p4*
涡轮相似参数为
* T
n T3*
动叶进口相似条件无法保持，整个 涡轮的相似工作状态遭到破坏。
mg T3* p3* f4 n
T3*
,
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* T
LT T3* f5 n
T3*
,
* T
T* f6 n
T3*
,
* T
涡轮通用特性，涡轮特性线
多级涡轮的特性
双转子发动机“自动”防止喘振的机理
发动机转速降低时（设压气机进口总温不变），涡轮的总压降将会小于设 计值（因为压气机总增压比下降导致下降）。
多级涡轮后面级涡轮作功能力急剧下降（比前面级涡轮相对下降更多）， 而后面级涡轮正是充当驱动低压压气机的低压涡轮，低转速时低压压气机 恰恰消耗的单位功大。
其中马赫数相等，包括 Maa 和 Mau。而Maa相应于 mg T3* p3* （做流量相似参数），Mau 对应于 n T3* (转速相似参数）
对于几何相似的涡轮，当静叶处于亚临界工作情况下，雷诺数 处于自模范围时，只要 n T3*，mg T3* p3*分别相等，其流动就相似
流动就相似 ,无因次参数落压比和效率也应分别相等
* T
f1
n
T3* , mg T3* p3*
T* f2 n T3* , mg T3* p3*
k1
LT
k
k
1
R
T3*
1
1
T*
k
T*
涡轮中的流动相似时，涡轮功相 似参数也为定值 LT T3*
涡轮的相似工作条件
➢静叶叶栅处于临界或超临界工作时
静叶喉部形成了阻塞状态
虽然静叶进口马赫数保持不变，但 出口马赫数大小和方向随涡轮后反 压改变而变化。
单级涡轮的特性
1: n T3* n T3* d
➢膨胀比对流量的影响?
➢膨胀比对效率的影响?
*降低+n/
T
T3* 不变
u / c1增大,1 常数
1角增大,i减小...
➢膨胀比对功相似参数
的影响?
k 1
LT T3*
k
k 1
R
1
1 T*
k
T*
➢膨胀比对 2 的影响?
w2 , 2基本不变 2
➢ 气流通过涡轮基元级膨胀作功原理
➢设计发展趋势
涡轮特性
➢ 涡轮的非设计工作状态
涡轮常常是在与设计状态不同的工作状态下工作，称 为非设计工作状态
涡轮转速、涡轮前燃气总温、总压和涡轮后反压决定 涡轮工作状态的参数
u
c1
u
c1
d
u c1 u c1 d
u
c1
u
c1
d
涡轮的相似工作条件
➢几何相似，运动相似和动力相似
动力相似，主要是要求对应点的雷诺数和马赫数相等。
多级涡轮的特性
多级涡轮在非设计工作状态情况下，各级落压比的分配和 各级间作功量将会按怎样的比例变化?
c3a A3 3 c4a A44
3 4 p3 p4 1 n
1
c4a c3a
A3 A4
p3 p4
n
当 减小, c4a / c3a减少,后面级轴向速度减少程度大,而静叶出气角1变化不大,
因此静叶出口速度下降迅速,使得后面级涡轮做功能力下降程度大
发动机的低压转子自动降低转速，低压压气机自动退出喘振。
转速增大，涡轮的总压降高于设计值。高压压气机进入或临近喘振状态
高压涡轮（位居多级涡轮最前）单位作功能力增加较少（远低于后面级涡 轮的增幅）,不能满足高压压气机需求单位功的增加
高压转子自动降低转速，退出或远离喘振工况
涡轮特性线的其它形式
Ma4u , Mau ,u T4 , n T3* Ma4a , p3* p4 , p3* p4* , p3 p4