第3章 离心式压气机-2013

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第七讲离心式压气机

第七讲离心式压气机
相对速度的变化 圆周速度的变化(占据主导地位)


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。


空气在集气管中的流动中
空气从叶片式扩压器流出之后,流入集 气管 集气管与燃烧室相连,它的作用除了把 空气导入燃烧室之外,还使气流速度继 续降低,进一步提高压力。 为了缩小径向尺寸,常把扩压器和集气 管统一在一起,气流在拐弯中一边扩压, 一边转为轴向。

第4.1节 离心式压气机

离心式ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ气机的特点及应用

与轴流压气机相比具有迎风面积尺寸大、效率低的 特点
图4-5 双面离心式压气机进气装置

气体经过工作叶轮的扩压
离心式压气机静压增加主要在工作叶轮中实 现,增压比为2.5-3.0 工作叶轮通道并不是设计成扩张形的


除了在导风轮中的变化之外, 在叶轮中的变化不 大 由于离心力作用,叶轮外径处压强比内径大的多

气体增压主要靠离心增压实现


总之,气体增压有两方面因素
由进气装置, 工作叶 轮, 扩压器, 集气管 等部分组成 叶轮和扩压器是其中 两个主要部件
图4-1 离心式压气机

离心式压气机的组成


典型的离 心式压气 机
4.1.1 离心式压气机的组成

进气装置


安装在叶轮的进口处, 其通道是收敛形的 功用


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 空气在流过它时速度增 大,而压力和温度下降

离心式压气机的原理与设计

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。

第3章压气机

第3章压气机

3.2 轴流式压气机转子 3.2.3 工作叶片及其与轮盘的联接 1、叶身的构造特点 (2) 特点 端部过弯叶身的叶片
为了减少叶片两端壁附面层所造成的损失,而将叶身(包括静子叶 片)尖端和根部前、后缘特别地加以弯曲,提高压气机效率。
第三十四页,编辑于星期五:二十一点 三十四 分。
3.2 轴流式压气机转子
3.2 轴流式压气机转子
5.2.1 转子的基本结构形式 2.盘式转子
第九页,编辑于星期五:二十一点 三十四分。
3.2 轴流式压气机转子
5.2.1 转子的基本结构形式 2.盘式转子
第十页,编辑于星期五:二十一点 三十四分。
加强盘式转子中盘与轴的联接(定心) ➢ 发夹型结构 ➢ 门型结构 ➢ 轴向梯形套齿等 ➢ 端面梯形套齿等
3.1 概述
➢ 轴流式压气机 转子:高速旋转对气流做功的组合件。
低压转子 双转子涡扇发动机中,低压转子就是风扇转子
或风扇转子和低压压气机转子的组合
高压转子
静子
包括机匣和整流器 单转子涡喷发动机中:进气装置、整流器机匣和扩压器机匣 双转子压气机中:进气装置、整流器机匣、扩压器机匣
分流机匣(将内、外涵道的气流分开)
第四十七页,编辑于星期五:二十一点 三十四 分。
3.3 轴流式压气机静子
3.3.1 整流器机匣 2. 整流器机匣的方案 (2)分段式机匣
机匣间的联接、定位和
较长叶片为避免发生危险共振或颤震在叶身中部的凸台
第三十一页,编辑于星期五:二十一点 三十四 分。
3.2 轴流式压气机转子
3.2.3 工作叶片及其与轮盘的联接 1、叶身的构造特点
(2) 特点 宽弦风扇叶片(V2500)
优点:没有增重、减震特性好、叶栅通道 面积大、 喘振裕度宽、级效率高等

03+第三章+压气机与风扇

03+第三章+压气机与风扇

7 可调静子叶片(Variable Guide/Stator Vanes)
改变进口导流叶片以及前面若干级静叶的安装角,从而改变气 流进入工作叶片时的流动方向,使攻角处于最佳状态,避免气流的 分离。
7 可调静子叶片 (Variable Guide/Stator Vanes)
8 双转子结构(Dual-spool)
CFM56
3 转子结构
(2)工作叶片(Blades) 功用:对流过的气流做功,提高其静压和速度。
基本结构形状:由叶身、平台和根部组成;有些长的风扇叶片,带 有中间突台。
3 转子结构
(2)工作叶片(Blades) 叶片在轮盘上的安装:
绝大多数轴流压气机的工作叶片利用燕尾形榫头与轮盘上的对 应榫槽相联结,并用各种固定方法使叶片沿轴向得以固定。
3.2 离心式压气机
2 工作原理(Principle of Operation)
利用叶轮旋转运动,将气体向外推动,使气体获得巨大的切向 速度,与此同时,因叶轮通道截面扩散使气流相对速度降低而提高 静压;通过扩压器将一部分动能转化为势能,进一步提高静压。
3.2 离心式压气机
3 特点和应用(Features and Applications)
第三章 压气机与风扇 Compressors & Fans
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 压气机的功用及类型 离心式压气机 轴流式压气机 风扇 工作叶片和轮盘的强度
3.1 压气机的功用及类型 Function and Types
1 功用
吸入并压缩大量空气,提高空气压力,使空气在进入 燃烧室时具有较高的压力,保证发动机具有较高的效率。
3.5 工作叶片和轮盘的强度
1 工作叶片的强度 (Blade Strength) 工作叶片受到本身的离心力和气体力的作用,引起叶片受到拉 伸、弯曲和扭转。由于叶片质心连线不在半径线上,离心力引起叶 片拉伸、弯曲(轴向与切向)和扭转;气体力引起叶片弯曲(轴向 与切向)和扭转。 (1)离心力拉伸应力(Tensile stress due to Centrifugal Force)

第三章 轴流压气机工作原理

第三章   轴流压气机工作原理

第三章 轴流压气机的工作原理压气机是燃气涡轮发动机的重要部件之一,它的作用是给燃烧室提供经过压缩的高压、高温气体。

根据压气机的结构和气流流动特点,可以把它分为两种主要型式:轴流式压气机和离心式压气机。

本章论述轴流式压气机的基本工作原理,重点介绍压气机基元级和压气机一级的流动特性及工作原理。

第一节 轴流压气机的增压比和效率轴流式压气机由两大部分组成,与压气机旋转轴相联接的轮盘和叶片构成压气机的转子,外部不转动的机匣和与机匣相联接的叶片构成压气机的静子。

转子上的叶片称为动叶,静子上的叶片称为静叶。

每一排动叶(包括动叶安装盘)和紧随其后的一排静叶(包括机匣)构成轴流式压气机的一级。

图3-1为一台10级轴流压气机,在第一级动叶前设有进口导流叶片(静叶)。

图3-1 多级轴流压气机压气机的增压比定义为***=1p p k kπ (3-1) *kp :压气机出口截面的总压;*1p :压气机进口截面的总压;*号表示用滞止参数(总参数)来定义。

依据工程热力学有关热机热力循环的理论,对于燃气涡轮发动机来讲,在一定范围内,压气机出口的压力愈高,则燃气涡轮发动机的循环热效率也就愈高。

近六十年来,压气机的总增压比有了很大的提高,从早期的总增压比3.5左右,提高到目前的总增压比40以上。

图3-2 压气机的总增压比发展历程压气机的绝热效率定义为***=k adkkL L η (3-2) 效率公式定义的物理意义是将气体从*1p 压缩到*2p ,理想的、无摩擦的绝热等熵过程所需要的机械功*adk L 与实际的、有摩擦的、绝热熵增过程所需要的机械功k L *之比。

p 1*p k*1k adkL *k L *ad ksh *图3-3 压气机热力过程焓熵图 由热焓形式能量方程(2-5)式、绝热条件、等熵过程的气动关系式)1(11)(k k adk adk p p T T -****=和R k k c p 1-=可以得到 )1(1)(111--=-=-****k k k adk p adk RT k k T T c L π (3-3) )1(1)(111--=-=******T T RT k k T T c L k k p k (3-4) 将(3-3)和(3-4)式代入到(3-2)式,则得到1111--=**-**T T k k k k k πη (3-5)效率公式(3-5)式可以用来计算多级或单级压气机的绝热效率,也可以用来计算单排转子的绝热效率,只要*k p 和*k T 取相应出口截面处值即可。

压气机

压气机

西安航空职业技术学院毕业设计论文涡扇发动机的压气机部件目录1概述 ................................................................................................................................................................2压气机的分类以及结构特点 .......................................................................................................................2.1 ..................................................................................................................................................................2.2 ..................................................................................................................................................................2.3 .................................................................................................................................................................2.3.1 ...........................................................................................................................................................2.3.2 ...........................................................................................................................................................2.3.3 ...........................................................................................................................................................2.3.4 ...........................................................................................................................................................2.3.5 ..........................................................................................................................................................3压气机的工作原理 ........................................................................................................................................3.1离心式压气机的工作原理......................................................................................................................3.2轴流式压气机的工作原理...................................................................................................................... 4压气机的材料 ...............................................................................................................................................56压气机常见故障的诊断以及维修 ................................................................................................................ ......................................................................................................................................................................谢辞 ...............................................................................................................................................................参考文献 ...........................................................................................................................................................附录 ................................................................................................................................................................1概述发动机是飞行器的“心脏”,是在高温、高压、高转速的恶劣环境下长期反复使用的热力机械,对飞行器的性能具有极其重要的作用。

离心式压气机的原理与设计(2)

离心式压气机的原理与设计(2)
9
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。
10
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
15
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
14
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
12
叶轮效率与流体效率
---流体效率 ---流体效率
Wad Wad ηh = = 2 Wad max u2

第3章压气机.docx

第3章压气机.docx

第3章压气机3. 1概述3. 2轴流式压气机转子3. 3轴流式压气机静子3. 4压气机防喘系统3. 5压气机附属装置3.6压气机主要零件的常用材料3. 7离心式压气机>功用:给气体做功,提高气体压力>主要指标:增压比、效率、可靠性、维修性、外廓尺寸和重量等。

>压气机基本类型:轴流式一WP6, WP8, WP7,WP13,斯贝离心式——WP5 混合式一ALF502根据转子的数目:单转子一WP6, WP双转子一WP7, WP13,斯贝三转子本课程主要研究轴流式压气机结构,对离心式和混合式只做一般介绍。

>轴流式压气机■转子:高速旋转对气流做功的组合件。

•低压转子双转子涡扇发动机中,低压转子就是风扇转子或风扇转子和低压压气机转子的组合•高压转子■静子•包括机匣和整流器单转子涡喷发动机中:进气装置、整流器机匣和扩压器机匣双转子压气机中:进气装置、整流器机匣、扩压器机匣分流机匣(将内、外涵道的气流分开)中介机匣(将气流由低压引入高压)中压压气机图3 ■“典型的三转子压气机鳥压压气机来自淇轮的中压轴传动低压釉传动来自涡轮的高压传动3. 2轴流式压气机转子3.2.1转子的基本结构形式>转子设计的基本矛盾■尺寸小、重量轻■转速高、负荷大■惯性力和力矩、气体力(轴向力和扭矩)>要求■可靠的强度和结构刚性■良好的定心、定位■传力、传扭可靠■良好的平衡性>基本结构形式:鼓式、盘式、鼓盘式3. 2轴流式压气机转子S 3. 5作用在压气机转子上的主要负荷肌一亀力;F,—机动芟行时的倾性力$ P*—•轴向力彳M(.—机动飞籽时的陀蚪力矩* 几一叶片的离心力]皿丁一转犷的扭矩* F K—转子质联的离心力(未标出)图玉6压气机转子的基本型式鼓式■ <b)fe式E (C加强的盘式$(d>鼓盘式3. 2轴流式压气机转子3.2.1转子的基本结构形式1 ■鼓式转子豉式转子(见图3.6(a))的基本构件是一圆柱形、橄榄形或圆锥形鼓筒(视气流通道形式而定八借安装边和螺栓与前■后半釉联接。

第3章第一节压气机的原理和特性ppt课件

第3章第一节压气机的原理和特性ppt课件
压气机的能量损失
1.压气机的特性与特性线 流量特性: 在转速、进气压力和进气温度一定时,压比和等熵效率随流量变化的关系,称为压气机的流量特性。 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。
压气机的类型及特点 压气机级的工作原理 压气机的特性 压气机的不稳定工况 压气机的结构
主要内容
(一)压气机的类型及特点
1.压气机的作用 ——向燃气轮机的燃烧室连续不断地供应高压空气。 2.压气机的类型 轴流式:Axial-flow Type Air Compressor 离心式: Centrifugal-flow Type Air Compressor
轴流式压气机的结构
压气机的级 —— 由一列动叶片和紧跟其后的一列静叶片构成的压气机的基本工作单元。
第一级
世界各大燃气轮机公司采用的压气机
制造厂
GE发电
ABB-Alstom
Siemens
三菱重工
燃机型号(系列号)
MS9001FA
MS9001G/H
GT26
V94.3A
M701F
M701G
压气机型式、级数
代替圆周速度马赫数的定性准则数
(四)压气机的不稳定工况
典型的 不稳定工况
失速 喘振 阻塞
1.压气机的失速
(a)流量大于设计值 (b)流量小于设计值
叶背的边界层分离区易扩大
叶栅的失速 ——叶栅中体积流量减小时,叶栅背面边界层发生严重脱离,以致脱离区占据大部分流道并引起流动损失急剧增大的现象,称为叶栅的失速。 当压气机的某一级或某列叶栅失速时,压气机就进入失速状态。 叶栅失速的特征 ①一般先发生在叶栅的若干局部区域; ②局部失速区不是静止不动的,而是围绕压气机叶轮的轴线,以低于叶轮的速度与叶轮同向旋转; ③失速区的圆周速度一般为叶轮圆周速度的20%~80%,对多级轴流式压气机为40%~60%。 ④在相对坐标系中,失速区以相对速度u’朝叶栅运动的相反方向传播。

西工大航空发动机课后答案

西工大航空发动机课后答案

第一章第一章 概论思考题1、 航空燃气涡轮发动机有哪些基本类型航空燃气涡轮发动机有哪些基本类型??指出他们的共同点指出他们的共同点、、区别和应用区别和应用。

区别区别::涡轮喷气发动机:在单个流道内靠发动机喷出的高速燃气产生反作用推力的燃气涡轮发动机,涡轮出口燃气在喷管中膨胀,使燃气可用能量转变为高速喷流的动能而产生反作用力。

主要应用:军用、民用、特别是超声速飞机,目前大多被涡扇发动机取代。

涡轮风扇发动机:与涡喷发动机相比多了压气机前风扇、外涵道结构。

空气进入发动机后分别通过内外涵道。

推力由内外涵道两部分的气体动能产生。

主要应用:中、大涵道比发动机多用于亚声速客机和运输机,小涵道比发动机多用于战斗机和超声速飞行器上。

涡轮螺旋桨发动机:靠动力涡轮把燃气能量转化为轴功率,带动螺旋浆工作,主要应用于速度小于800km/h 的中小型运输机、通用客机。

涡轮轴发动机:原理与结构基本与涡轮螺旋桨发动机一样,只是燃气发生器出口燃气所含能量全被自由涡轮吸收,驱动轴转动。

其主要用途是直升机。

螺旋桨风扇发动机:可看做带高速先进螺旋桨的涡轮螺旋桨发动机,又可看做除去外涵道的大涵道比涡扇发动机,兼具耗油率低和飞行速度高的优点。

目前尚未进入实际应用阶段。

共同点共同点::组成部分:进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管。

工作过程:吸气进气、压缩、燃烧后膨胀和排气。

核心及部分:压气机、燃烧室、涡轮。

2、 涡轮喷气涡轮喷气、、涡轮风扇涡轮风扇、、军用涡扇分别是何年代问世的?涡轮喷气 :二十世纪三十年代末。

涡轮风扇 :二十世纪六十年代初 。

军用涡扇 :二十世纪六十年代中期。

3、 简述涡轮风扇发动机的基本类型简述涡轮风扇发动机的基本类型。

按用途可分为军用涡扇发动机和民用涡扇发动机,按是否有加力燃烧室分为带加力的涡扇发动机和不带加力的涡扇发动机,带加力的用于军用超音速飞行,不带加力的用于民用,按涵道比大小可分为小涵道比、中涵道比、大涵道比涡扇发动机。

《航空发动机结构分析》思考题答案

《航空发动机结构分析》思考题答案

《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1.根据总增压比、推重比、涡轮前燃气温度、耗油率、涵道比等重要性能指标,指出各代涡喷、涡扇、军用涡扇发动机的性能指标。

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。

第三章 进气道压气机涡轮

第三章 进气道压气机涡轮

第3章进气道、压气机和涡轮inlet 、Compressor and turbine第3.1节进气道Inlet一. 概述(Introduction)进气道的作用是引导外界空气进入压气机。

对进气道的要求是使气流流经进气道时具有尽可能小的流动损失,并使气流在进气道出口处(即压气机进口处)具有尽可能均匀的气体流场。

进气道前方气流的速度是由飞机的飞行速度决定的,而进气道出口的气流速度是由发动机的工作状态决定的,一般情况下两者是不相等的。

进气道要在任何情况下满足气流速度的转变。

进气道进出口气流状态瞬息万变,而进气道的形状不可能随着变化,因此,空气流经进气道时产生流动损失是不可避免的。

进气道的流动损失用进气道总压恢复系数σi来表示:(3.1-1)式中p2* ─ 进气道出口截面的总压;p1* ─ 进气道前方来流的总压。

根据压气机进口截面的流量公式:(3.1-2) 可以看出,当发动机工作状态不变时(q(λ2)为定值),进气道流动损失的大小改变了气流总压p2*,直接影响进入发动机的空气流量qma,从而影响发动机推力的大小。

因此设计进气道时应该尽可能减小气流的总压损失。

对进气道最基本的性能要求是:飞机在任何飞行状态以及发动机在任何工作状态下,进气道都能以最小的总压损失满足发动机对空气流量的要求。

二. 亚声进气道(Subsonic Inlet)亚声进气道是为在亚声速或低超声速范围内飞行的飞机所设计的进气道。

它的进口部分为圆形唇口,进气道内部通道为扩张通道,使气流在进气道内减速增压。

图3.1.1 亚声速进气道简图使用亚声进气道的喷气飞机其飞行速度可达到或略超过声速(约为300~350m/s),与之相比,压气机进口的气流速度往往较低,一般轴流压气机进口处气流速度为180~200m/s。

因此,迎面气流在进入压气机前需要在进气道中减速扩压,气流减速不一定都要在进气道内部进行,因为,若进气道内部扩张角太大,容易使气流分离造成总压损失,所以往往使气流在进气道前方就开始减速扩压,进气道前方气流的减速扩压过程可以近似的认为是理想绝热过程。

第3章 离心式压气机-2013

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。

航空发动机压气机

航空发动机压气机
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2.4 鼓盘式转子
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2.4 鼓盘式转子
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2.5 工作叶片
工作叶片是轴流式压气机重要零件之一,它直接影响压气机的气动 性能、工作可靠性、重量及成本等。由于它不仅受较高的离心负荷、气 动负荷、大气温差负荷及振动的交变负荷影响.同时还受到发动机进气 道外来物的冲击,受风沙、潮湿的侵蚀等、因而在使用中压气机工作叶 片比压气机的其他零部件故障要多得多。因此,无论在设计、制造,还 是使用维修中,在叶片方面耗费的劳动较多,成本也高。
优点
单级增压比高,一级的增压比可达4:1—5:1,甚至 更高;同时离心式压气机稳定的工作范围宽;结构简单 可靠;重量轻,所需的启动功率小,多用于小型燃气涡 轮发动机。
缺点
流动损失大,尤其是级间损失更大,不适于用多级, 最多两级,正因为这样,离心式压气机的效率较低。一 般离心式压气机的效率最高只有83%—85%,甚至不到 80%。另外,离心式压气机单位面积的流通能力低,故 迎风面积大,阻力也大。
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2.3 轴流式压气机转子的基本结构
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鼓式转子
2.3 轴流式压气机转子的基本结构
盘式转子由一根轴和若干个轮盘组成,用轴将各级轮 盘联成一体。盘缘有不同形式的榫槽用来安装转子叶片。 盘心加工成不同的形式.即用补同的方法在共同的铀上定 心和传扭。转子叶片和轮盘的离心力由轮盘承受.转子的 抗弯刚性由轴保证。盘式转子的优点是承受离心载荷能力 强.但是抗弯刚性差。为了提高转于的抗弯刚性.在盘式 转于中,盘缘间增添了定距环,并将轴的直径加租,称为 加强的盘式转子。
1.不可拆却的鼓盘式转子 不可拆卸的鼓盘式转子的级间联接常用圆柱面紧度配合加径
向销钉联接和焊接两种方法.这两种方法在完成装配后都不可能 再进行无损分解。在先进的F119发动机上是直接整体加上成型。

【全版】离心式压气机的工作原理推荐PPT

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情况: 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
工作叶轮前的速度三角形和导风轮扭转的作用 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
缝隙扩压器 工单作面叶 进轮气前的➢的离速心度式三压角气形机和叶导轮风的轮进扭口转直的接作与用进气道的出口相接 叶片扩压器 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
离心式压气机的工作原理
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
双面离心式压气机进气装置
空气在工作叶轮中的流动
➢ 工作叶轮的直径符号标注如图(a)所示。如果用 某直径D的圆柱面去截取工作叶轮,并展为平面, 即得如图(b)所示的图形。
工作叶轮前的速度三角形和导风轮扭转的作用
பைடு நூலகம்
气流在扩压器中的流动
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
分气气流盆 在的扩作压➢用器则中在的于流将动经情过况预: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
工作叶轮前的速度三角形和导风轮扭转的作用 气流在扩压器中的流动情况: 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 空气从叶片式扩压器流出之后,流入集气管 如果用某直径D的圆柱面去截取工作叶轮,并展为平面,即得如图(b)所示的图形。 气流在扩压器中的流动情况: 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 工作叶轮的直径符号标注如图(a)所示。 气流在集气管中的流动情况
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3-D Impellor exit 出气段
3-C Impellor inlet or inducer 进气段
3. 扩压器 作用:将压气机叶轮出口高速空气的动能转变为
压力能。 分为无叶扩压器和有叶扩压器两种结构。增压器
中一般采用无叶扩压器和有叶扩压器串联。
无叶扩压器: 气流在扩压器中近似沿对数螺
旋线的轨迹流动,气流流线在任意 直径处与切向的夹角基本不变,使 得气流流线长,流动损失大,效率 低。但无叶扩压器流量范围宽,适 合变工况运行。
振危害性越大;管道系统的容量越大,则喘振越强; 喘振会引起工作部件的强烈振动,加速轴承、密封、和叶片的
损坏。
(2)离心压气机的通用特性 环境条件发生变化,压气机特性线会发生变化; 高原 要达到相同压比,转速要增大,流量要增大; 高温气体密度降低要相同压比,转速要增大,流量要增 大; 为使压气机特性线适用不同地点和环境,可根据气体流动相 似原理,用折合参数来绘制压气机特性线; 这样的压气机特性线称通用特性线。
3.2
72
Rotor Speed Parameter
74%74%
68% 66% 64% 62%
3.0
[rev/sec/sqrt(K)]
Isentropic
2.8
66 72%
Efficiency
2.6
70%
2.4
61
60% 58%
2.2
2.0
54
76%
1.8
45
1.6
1.4 34 1.2
1.0 0
25
50
75
100 125 150 175 200
Flow Parameter [kg/s * sqrt(K)/MPa]
由图可以看出如下特点: ① 当nk一定时,随着mk↓→πk↑, 达到某一值后πk↓, 同样,mk↓→ηk↑,达到某一值后ηk↓; ② 当nk一定时,mk减至某一值时→出现喘振; ③ 当nk一定时,mk随着πk↓而增加,当πk降至某一值后, mk达到最大值,气流马赫数达到1,此时继续降低πk,mk 也不会增加,压气机出现堵塞; ④ 当nk变化时,nk↑→ mk↑,πk↑↑;
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
按叶片长短,可分为全长叶片和长短叶片叶轮。
根据叶片沿径向的弯曲形式,又可分为: a)前弯叶片、b)径向叶片、c)后弯叶片、d)前倾后弯叶片
• a) 前弯叶片:叶轮叶片沿径向向旋 转方向弯曲。叶轮对空气做功能力 最大,但主要增大空气动能,压力 能提高较小,这就要求空气动能在 扩压器和蜗壳中转化为压力能,但 扩压器和蜗壳的效率比叶轮低,因 此压气机效率低。
Speed 1 等速线1
压气机按固定转速运行
在按固定转速运行 时,节流阀逐渐关小; 当阀门关小时,气流 流量减小,出口压力 增大。
流量和压力每变化 一次,我们就记录一 次进口和出口的温度 以及压力值,有了这 些数据就可以计算效 率和压比。
Flow流量
Pressure
ratio,
Pout/Pin 压比
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]
4. 压气机涡壳 收集从扩压器出来的空气,将其引导到发动机的进气
管。涡壳有一定的扩压作用,进一步将动能转化为压力能。 Conical diffuser锥形扩压器
A
收集器
SECTION A-A
A
分为变截面涡壳和等截面涡壳
二、离心式压气机的工作原理
1. 压气机中的空气状态与变化趋势图
Temperature (T)
P =P 0,out
2. 压气机的温熵图
T=T0,out,s
T = T0,out
P = P 0,in T = T0,in
T0,out,P0,out
c Workc
Ent. 压气机的主要性能参数: (1)增压比π (2)空气流量: (3)压气机的定熵效率ηb (4)压气机转速nb
• b)径向叶片:叶轮叶片径向分布, 不弯曲。总效率比前弯叶片高,比 后弯叶片低,但其强度和刚度最好, 能承受最高的圆周转速。
• c) 后弯叶片:叶轮叶片沿径向逆旋 转方向弯曲。虽然叶轮对空气做功 能力小,但空气压力的提高大部分 在叶轮中完成,这种叶轮压气机效 率高,应用也较多。
• d)前倾后弯式叶片:叶片沿径向 后弯的同时,还向旋转方向前倾。 这种叶轮不仅压气机效率高,而且 高效率区宽广。
低等速线走完之后,压 气机转速上升,沿更高的 一个新等速线运行。
等速线愈多=压比范围 愈大。
压气机在固定转速线上 运行的过程都相同,
例如,节流阀开启时= 大流量,节流阀关小时=高 压力,低流量
叶轮入口处,相对Ma相同 折合参数
折合流量为: 折合转速为:
mcv

mk
1.013105 p0
T0 288
ncv nk
288 T0
当试验时的大气条件p0=0.1013MPa、T0=288K时,折合 参数就和实际参数相同,即:
mcv = mk,
ncv = nk。
通用特性图绘制
压气机的通用特性线
离心式压气机涡轮增压器
压气机
涡轮机
•离心式压 气机 •径流式涡 轮机 •中间体
增压器轴
离心式压气机 结构
1. 进气道 将外界空气导入压气机叶轮;分为轴向进气道和径向 进气道;
2. 压气机叶轮 压气机中唯一对空气作功的部件; 分为导风轮和叶轮。中小型压气机两者做成一体,大 型压气机则装配在一起。
ηcomp等熵效率 =
Wideal comp 等熵功率 Wactual comp实际轴功
where:
η comp
=
W ideal comp
=
W actual comp =
压气机等熵效率Isentropic compressor efficiency
按照压缩比等熵压缩气流所需的功(等熵功率)Work that would be required to compress the gas isentropically through the pressure ratio across the compressor
压气机叶轮结构形式
a)开式叶轮,流动损失大,叶轮效率 最低,叶片刚性较差,易振动,因 而在燃气轮机和涡轮增压器中已较 少采用了;
b)半开式叶轮:叶轮无轮盖,叶片一 侧与壳体间存在轴向间隙,叶轮内 的流动损失较封闭式叶轮大,但结 构简单,强度和刚度较好,适用于 高压比、高转速压气机,是目前应 用最广泛的一种叶轮类型;
3-A Impellor blades 压气 机叶片
Splitter blades分流叶片
Full blades 全叶片
Turbine rotor 涡轮转子
Compressor wheel 压气机叶轮
3-B Hub 轮毂
3-E Open edge of blade or shroud 开式叶片边缘(外轮廓)
有叶扩压器: 气流流线短,流动损失小,效率高。但当流量偏离设计
工况时,叶片入口气流角不等于叶片构造角时,将产生撞击 损失,使效率急剧下降,变工况运行适应性差。
工况范围变化不大时:常采用无叶+有叶的组合方式。
变工况适应性:c > b > a。
翼型较好的有叶扩压器与F4057BL无叶扩压器相比较: 压比大概上升0.3 高压比时的效率上升4到5个百分点 适用于高后倾式叶轮
drive turbine 轴的能量来自于涡轮
T ~ To
温度
同样需要测量大气压力
Pressure
ratio,
Pout/Pin 压比
Speed 1 等速线1
压气机按固定转速运 行(由低速开始)
节流阀最 初是打开的, 流量大,出 口压力低
Flow 流量
Pressur
e ratio,
Pout/Pin 压比
c)封闭式叶轮:组成封闭通道,流 动损失小,效率较高,但圆周速 度高,叶轮承受的应力较大,不 宜在高转速下工作,且结构复杂, 在燃气轮机和涡轮增压器中也已 较少采用了;
d )星形叶轮: 在半开式叶轮的轮盘 边缘叶片之间挖去一块,减轻了 叶轮质量,从而减小了叶轮应力, 并保持了一定的刚度,能承受很 高的转速,多在小型涡轮增压器 中应用。
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。
where:
ηcomp = To,in = To,out = To,out,is =
等熵效率 进口绝对滞止温度 出口绝对滞止温度 等熵出口绝对滞止温度
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