03轴流式压气机c结构解析
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简述轴流式压气机从第一级到最后一级叶片的变化规律概述及解释说明1. 引言1.1 概述轴流式压气机是一种常见的热能转换设备,广泛应用于航空、发电和工业领域。
它通过叶片的旋转运动将气体进行压缩,提高了气体的静压力和动能。
然而,叶片在压缩过程中不断受到气体的冲击和离心力的作用,这就要求叶片在设计和制造过程中具备一定的性能优化和结构改善。
本文旨在简要描述轴流式压气机从第一级到最后一级叶片的变化规律,包括影响叶片设计参数、叶片剖面及角度变化规律以及叶片材料和制造工艺的发展与改进等方面。
同时还涵盖了中间级叶片变化规律和最后一级叶片变化规律,并分析了气动特性、效率以及振动特性等关键问题。
通过对这些内容进行阐述,我们可以更好地理解轴流式压气机中各个级别叶片变化背后的原因与机制。
1.2 文章结构本文共分为五个部分:引言、轴流式压气机第一级叶片变化规律、轴流式压气机中间级叶片变化规律、轴流式压气机最后一级叶片变化规律以及结论。
引言部分将对文章的主要内容进行概述,为读者提供整体框架。
接下来的各个部分将详细描述轴流式压气机各级别叶片的变化规律,并解释背后的原因和机制。
最后的结论部分将总结本文主要观点,并展望未来发展趋势。
1.3 目的本文旨在探讨轴流式压气机从第一级到最后一级叶片的变化规律,从而增进对该设备工作原理和性能优化方面的理解。
通过深入研究叶片设计参数、叶片剖面及角度变化规律、叶片材料和制造工艺的发展与改进,我们可以更好地了解轴流式压气机在实际应用中遇到的挑战与解决方案。
此外,通过对气动特性、效率以及振动特性等关键问题进行分析,我们可以为未来轴流式压气机设计与制造提供参考意见,并预测其可能的发展趋势。
通过本文的撰写,我们希望能够促进轴流式压气机领域的研究与发展,推动该设备在不同领域应用的创新与进步。
2. 轴流式压气机第一级叶片变化规律:2.1 叶片设计参数的影响:在轴流式压气机中,第一级叶片是整个压气机系统中起始压缩空气的关键部分。
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 k π (3-1) *k p :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。
轴流式气压机相关知识点轴流压气机,是气流基本平行于旋转叶轮轴线流动的压气机。
轴流压气机是功率在1MW及以上的燃气轮机中使用最普遍的压气机类型。
这类压气机大多采用多级,级数在7〜22之间。
大部分的轴流压气机有一组位于第1级转子叶片前面的进口导流叶片。
一级轴流压气机包括一组转动叶片和跟随其后的固定扩散叶片。
在最后一级固定扩散叶片之后的一组固定叶片被称为排气导流叶片。
轴流压气机是涡扇发动机的核心部件。
由于其涉及技术面广,研制难度大,一直是发动机研制中的瓶颈技术。
轴流压气机由多级组成,每一级包含一排转子叶片和随后的一排静子叶片。
工质首先由转子叶片加速,在静子叶片通道减速,将转子中的动能转变为静压能,该过程在多级叶片中反复进行,直到总压比达到要求为止。
在压气机中,气流总是处于逆压力梯度状态,压比越高,压气机设计越困难。
在转子和静子叶片通道内,气流流动由一系列的扩散过程组成:虽然在转子叶片通道中,气流的绝对速度有所增加,但是气体相对于转子的流速却减小了,也就是说,转子通道内也为扩散流动。
叶片通道截面的变化要适应气流的扩散过程。
每一级中气流扩散程度有限,意味着压气机每一级的压比有限。
而涡轮为顺压力梯度,气流在收敛叶片通道内加速,因此,单级压气机的增压比较单级涡轮的落压比要小得多,这就是单级涡轮可以驱动多级压气机的原因。
根据气动力学和试验结果来详细设计压气机叶片是非常必要的,这样做不仅仅是为了减少损失,还为了尽量减少失速发生。
失速现象在轴流压气机中十分普遍,尤其在压比较高时,失速问题更为明显。
对于叶型来说,当气流方向和叶片角度差(也就是攻角)过大时,就会发生失速现象。
压气机中,压力梯度与气流流动方向相反,不利于气流稳定流动,当流量和转速偏离设计值时,就容易发生逆流现象。
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。