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离心压气机理论-第二部分

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燃气轮机第2讲

燃气轮机第2讲


5 ． 运动方程 对于一元定常流（同乘以 对于无粘流：
6．动量矩方程和轮缘功 ）：
作用在物体上的外力矩之和，等于该物体动量矩对时 间的变化率！
对于无粘理想流：
图 推导动量矩方程用图
第二讲：第二章
叶轮机械气动力学基本方程
第二讲：第二章
叶轮机械气动力学基本方程
设 M为对转子轴的外力矩之和，则 ：
考察气流流过工作轮的情况，如图所示，取一控 制体 1-1-2-2。 1-1和 2-2截面分别位于工作 轮的进、出口。经过 t 时间后，由于气流的 流 动，原控 制体内的气 流流至 1`-1`-2`2` 。又由于是定常流，所以 1`-1`-2-2内的 气流的参数不变，则原控制体内气流的动量矩 的变化可写为：
RM 8 .3 1 4 M 分子量
空气、燃气可视为理想气体 Cp= ？？
第二讲：第二章
连续方程：
叶轮机械气动力学基本方程
第二讲：第二章
1．连续方程
叶轮机械气动力学基本方程
N-S方程：
能量方程：
这些式只对一维流成立
第二讲：第二章
1．连续方程
叶轮机械气动力学基本方程
第二讲：第二章
1．连续方程
叶轮机械气动力学基本方程
其中： ：加入气体微团的微热量 ：外界加给气体微团的微热量； ： 气体微团运动时的摩擦损失，与由于摩擦阻 力 产生并加给气体微团的摩擦热（ ）相等，且 始终为正值。
第二讲：第二章
4．伯努利方程 （ 1）定坐标系
叶轮机械气动力学基本方程
第二讲：第二章
（ 1）定坐标系
叶轮机械气动力学基本方程
由定坐标系下的热焓方程式和热力学第一定律式可得：
下标 “1”、 “2”分别表示控制体的进、出口截面。
北航-叶轮机械原理- ch5(4)

北航-叶轮机械原理- ch5(4)

边界层理论：L. Prantl于1904年提出 边界层厚度与摩擦损失
摩擦损失计算
l fric
2
d 1 hyd
v2 dx 2
式中， 为摩擦阻力系数，与Re和表面粗糙度相关 f (Re,r / K)
dhyd 为水力直径，对于半径为r的圆截面：dhyd 2r
对于长、宽分别为a、b的矩形截面：dhyd
航空叶轮机械原理
第五章 离心压气机
北京航空航天大学 航空发动机数值仿真研究中心
金东海 2019年春
主要内容
第一节 工作过程及性能参数 第二节 叶轮理论 第三节 固定元件（进气装置、扩压器、排气装置） 第四节 叶轮损失 第五节 性能特性
第六节 相似理论的应用——比转速 第七节 水泵的气蚀问题
第四节 叶轮损失
分离损失
易分离位置——进口分离
轮盖处：加速过急、扩压加剧，易 分离
轮盘处：转弯过急，形成冲击分离
迎角特性（冲击损失）
第四节 叶轮损失
尾迹损失
Lwake
wake
v22 2
式中， wake 为尾迹损失系数
总损失系数经验关系
爱盖尔特经验式（后弯式叶轮）
前弯叶片式叶轮气流出口绝对速度比后弯高，易使扩压器进入 跨声速
前弯叶片式叶轮流道短但弯度大、扩张角大，易分离 前弯叶片式叶轮流道出口速度分布更加不均匀
a、后弯叶片式
前、后弯叶片叶轮流道内部速度分布比较
b、前弯叶片式
第二节 叶轮理论
不同形式叶轮的反力度（Reaction ratio）
离心压气机的主要性能参数
流量： 质量流量 G VA 体积流量 Q VA G /
第8次课 压气机(1)

第8次课 压气机(1)


10
航空发动机原理和结构
精选版课件ppt
11
航空发动机原理和结构
精选版课件ppt
12
航空发动机原理和结构
混合式
在中、小型发动机上，轴流式和离心式组 成混合压气机，发挥了离心压气机单级增压比 高的优点，避免了轴流式压气机叶片高度很小 时损失增大的特点。
精选版课件ppt
13
航空发动机原理和结构
精选版课件ppt
14
航空发动机原理和结构
第二节 轴流式压气机工作原理
压气机的功用是为了提高气体的压力，为燃气膨胀做 功创造条件，使燃料燃烧后发出的热能更好地被利用， 提高发动机的热效率，改善经济性和增大发动机的推力。
气体在压气机内进行的是压缩过程。在这个过程中， 一方面要提高增压能力；另一方面要设法减少各种流动 损失。
精选版课件ppt
25
航空发动机原理和结构 1）空气在工作叶栅内的流动情形
夹角β②叫“气流出口角”。由图 可看出，β②＞β①。根据质点复合运 动规律，空气在叶轮出口的绝对速度c ②可以由下式求出：
c②=w②＋u
由上式中3个速度组成的三角型 叫做叶轮“出口速度三角型”。
精选版课件ppt
26
航空发动机原理和结构
整流环的静叶将气流的方向重新偏转到接近轴向方向，
为下一级的动叶提供合适的进气方向。静叶的气流通道沿
流向是扩张的，亚声速气流在扩张的静叶流道中进一步减
速和增压。
c22 c32
2
3 2
dpL损
在整流环中，气流绝对速度减小，将绝对速度动能用来
克服整流环内的流动损失和做了多变压缩功；把空气的压
力由p2提高到p3，温度也得到提高。
应用于教练机，导弹、靶机等的小型动力装置 和飞机辅助动力装精选置版中课件。ppt
第二节辅助动力装置APU

第二节辅助动力装置APU

第二节 辅助动力装置（APU）
一、APU概述 APU：一台小型燃气涡轮发动机 单转子：两级离心式压气机、一级径流式涡轮，
缩短了APU的轴向尺寸
离心式压气机：第1级采用双面叶轮，第二级采用单面 叶轮
APU转轴→附件传动齿轮箱→附件传动齿轮箱上 的部件：发电机、冷却风扇、滑油泵、燃油泵
冷却风扇的作用：为发电机和APU滑油冷却器提 供冷却空气。
APU控制电门(手柄)
驾驶舱控制电门
APU启动电门（P5板） APU灭火电门（P8板） 电瓶电门（P5板）
APU地面控制面板（P28板）
P28板位于右主起落架舱后隔框壁板上。当拉出P28板 上的APU灭火控制手柄，APU系统停止工作，并与其 他系统隔离。
APU灭火控制手柄可用于地面应急停车，扳动此手柄 并不释放灭火瓶。
防火和减少外传噪音
6）APU护罩余油组件 功用：
排放来自燃烧室的未燃烧的燃油和泄露到下护 罩内的油或燃油
组成： 2个余油杯 2条余油管路 2个余油池和余油接头
7）安装节 功用：
支持APU发动机 隔离APU发动机的振动
四、APU发动机外部附件
10.3 APU起动和点火系统
功用：驱动APU发动机到启动速度并且点 燃燃烧室内的油气混合气。
组成：启动机、启动继电器，点火激励器、 点火嘴和控制电路。
位置：
启动机、点火激励器和点火嘴都安装于APU发 动机上
启动继电器位于电子电气设备舱E3设备架上
APU启动加速系统包括： ① APU控制组件 ② 电子温度控制组件（ETC） ③ 定时加速燃油控制组件（TAFCU） ④ 加速限制活门 ⑤ 电子速度电门 ⑥ 顺序滑油压力电门 ⑦ APU启动电门
空气 燃气 燃油
第七讲离心式压气机讲解

第七讲离心式压气机讲解

第三章 压气机
主要内容
第3.1节 离心式压气机 第3.2节 轴流式压气机
3.2.1 轴流式压气机的组成 3.2.2 基元级的工作原理 3.2.3 轴流式压气机的叶栅特性 3.2.4 轴流式压气机级的工作原理 3.2.5 多级轴流式压气机 3.2.6 轴流式压气机的参数 3.2.7 压气机的流量特性 3.2.8 压气机的喘振
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％
单位面积的流通能力低, 故迎风面积大, 阻力大
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
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
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
图4－2 进气装置
4.1.1 离心式压气机的组成
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
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。
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
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
离心压气机理论-第一部分-2010

离心压气机理论-第一部分-2010

图1 单级离心压气机剖面图
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

第二章压气机


2.5 工作叶片
31
2.5 工作叶片
32
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
6
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。
13
2.3 轴流式压气机转子的基本结构
加强的盘式转子
14
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。
37
2.6 榫头
38
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。
第8次课 压气机 PPT

第8次课 压气机 PPT

第8次课 压气机
主要内容
第一节 概述 第二节 轴流式压气机工作原理 第三节 压气机构造 第四节 压气机附属装置 第五节 离心式压气机
第一节 概述 一、压气机功用
对流过它的空气进行压缩，提高空气的压力，
供给发动机工作时所需要的压缩空气。也可以为
坐舱增压、涡轮散热和其他发动机的起动提供压
缩空气。
1、评价指标
根据运动速度分解与合成的的原理，质点的绝对运动 速度可看做由相对速度和牵连速度合成，即：
c=w+u
式中： c——绝对速度，以大地为参照点，观察到得气流速度； w——相对速速，，以旋转的工作叶轮为参照点，观察到 的空气流过工作叶轮的速度 u——牵连速度，是以大地为参照点，观测到的工作叶轮 的旋转切向速度。
离心式压气机
轴流式压气机
基
本
空气在工作叶轮内基本沿发动机的轴线方
类
向流动。WP6，WP8，WP7， WP13，斯贝
型 混合式压气机。ALF502
3、压气机分类
根据转子的数目： 单转子——WP6，WP8 双转子——WP7，WP13，斯贝 三转子
增压比、效率、外廓尺寸和重量、工作可靠 性、制造和维修费用。
2、对压气机设计的基本要求：
1）满足发动机性能的各项要求，性能稳定， 稳定工作范围宽； 2）具有足够的强度、适宜的刚度和更小的 振动； 3）结构简单，尺寸小，重量轻； 4）工作可靠，寿命长； 5）维修性、检测性好，性能制造成本比高。
3、压气机分类
轴流式
具有增压比高，效率高，单位面积空气质 量流量大，迎风面积小等优点，在相同的 外廓尺寸下可获得更大的推力。
混合式
在中、小型发动机上，轴流式和离心式组 成混合压气机，发挥了离心压气机单级增压比 高的优点，避免了轴流式压气机叶片高度很小 时损失增大的特点。
工程热力学第9讲-第二部分复习-工质热力性质及热力过程计算

工程热力学第9讲-第二部分复习-工质热力性质及热力过程计算




c p 1.0041.859 0.001 d
Hale Waihona Puke R 0.287 0.4615 0.001d
s c p ln
T p R ln 273 100
湿空气的焓湿图
h 1.005t d (2501 1.863t )
h1 hw
湿球温度tw=绝热饱和温度
h h t tw td
研究蒸气热力过程的依据
1)第一定律
q u w h wt
2)状态参数 查图、查表
dh c p dT du cv dT
pv RT
c p cv R
3)过程参数（可逆过程）
q Tds
w w pdv pdv wt wt vdp vdp
研究蒸气热力过程的步骤
研究步骤： (1).利用图表，由已知的初态参数确定未知的初态参数；
(2).利用图表，根据过程特点和已知的终态参数确定未知 的终态参数； (3).由初态参数和代入有关公式计算过程中的能量传递、 转换量：q，w，wt。
水蒸气图、表的应用
应用： 1.已知某状态任意两个独立参数（p，v，t，u，h，s，x） 就 能查出其余各参数，并可判别工质的状态。 2.分析计算热力过程中工质状态变化及与外界的能量交换。 分析计算的一般步骤： （1）已知任意两个初态参数，查出其它各初态参数（p1，v1， t1，u1，h1，s1，x1）。 （2）根据过程条件（定压、定温、定熵、定容）及终态的一 个参数，查得终态各参数（p2，v2，t2，u2，h2，s2，x2）。 （3）根据初终态参数及过程条件计算能量交换。 （4）将过程表示在状态图上（p-v，T-s，h-s…）。
离心压气机设计-第一部分.

离心压气机设计-第一部分.


C2
C2 W2
W2
U2 U2 没有滑移情况下叶轮出口速度三角形，左图：径向叶轮，右图：后弯叶轮
叶轮出口几何尺寸的确定-滑移因子的计算
滑移现象的存在减小了切向速度分量的大小，因此减小了叶轮 的压比，并且还使叶轮的耗功量减小。为了获得设计压比，就 要求增大叶轮直径，提高叶轮的旋转速度。这又导致叶轮承受 的应力增加，同时也使摩擦损失增加，降低了压气机的效率。
叶轮出口几何尺寸的确定-滑移因子的计算 对于径向叶轮，式 C 2 U 2 Cm2 tan 2b 可以简化为
C 2 U 2
根据质量流量可以获得出口子午速度为
C m 2 m 2 A2
.
A2 2 r2 b2 ，其中
对于进口没有预旋的径向式叶轮，式(8)可以改写为
p02 p 01
12 11 10 9 8
p02 p 01
Ì ¦ ¦ Ç l=1
k 1 k
2 1 k 1l Mau
È ¹ ± ¹ Ñ Í Ö Ö
7 6 5 4 3 2 1 0.0
图4 零预旋时压比和Mau之间的关系
Ì ¦ ¦ Ç l=0.85¡ Á 0.9
旋转速度越高，压比越高
(11)
对式(11)中的1s求导，令其导数等于零，即可获得在任意给定 的相对马赫数情况下，产生最大流量的相对流动角的计算公式 为
诱导轮
cos2 1s
'2 3 kMa1 s '2 2Ma1 s
'2 4 Ma 1 s 1 1 '2 3 kMa 1 s
2 m 1 A1C m1 r12 s r1h 1C m1 .
离心压缩机叶轮S_2流面正反命题的研究

离心压缩机叶轮S_2流面正反命题的研究

- 0. 71 ( $H )
图 2 叶片法向厚度分布表
2. 4
计算结果及分析 相对速度在平均相对流面沿叶根、 中间流
线和叶尖 3 条流线的变化示于图 3 。流线相同 位置处 , 轮盖处相对速度最大, 中间流 线次之, 轮盘处最小。 中间叶高处叶片吸力面、 压力面和平均相 对流面相对速度沿 流线的变化曲线 示于图 4。 相同流线位置处 , 吸力面相对速度值最大 , 平均 相对流面次之, 压力面最小, 这种分布规律符合 实际。因Байду номын сангаас压力面是工作面 , 表面压力大 ; 吸力 面是非工作面, 表面压力小; 平均相对流面的压 力介于两者之间。根据伯努利方程 , 压力大则 ) 13 )
风机技术 2007 年 第 6 期 /
试验研究
离心压缩机叶轮 S2 流面正反命题的研究
孙正中 苏莫明 钱泽球 / 西北工业大学动力与能源学院 摘要: 分别对流线曲率法正反两类命题进行了 研究。正问题中 , 利用背 掠式带分流叶片离心 压缩机叶轮算例 , 计算出子午面流场, 对该叶轮 进行了性能分析。在反问题中 , 根据给定设计 点参数, 设计出了一背掠式叶轮。鉴于气体涡 分布的重要性, 讨论了不同类型分布对叶轮性 能的影响, 得出后加载型分布适合离心压缩机 叶轮的结论。 关键词 : 离心式压缩机; 流线曲率法 ; 性能分析; 全可控涡; 设计 中图分类号: T H452 文献标识码 : B 文章编号 : 1006- 8155( 2007) 06- 0012- 06 Research on the Forward and Inverse Proposi t ion of S2 Surface of Centrifugal Compressor Im peller Abstract: T his paper focuses on t he forw ard and inverse proposit ion of streamline curvat ure met hod. In the forw ard proposit ion, a back sw ept impeller w ith split ters is employed as a sample, t he f low field in meridian surface is cal culated, and t he performance of this impeller is furt her analyzed. In the inverse proposit ion, a back- sw ept impeller is designed upon t he pa ramet ers of design point. For the signif icance of vort ex distribut ion, different types of vortex dis t ribut ion and corresponding f low fields are pre sented, and com e t o t he conclusion t hat t he later - loading t ype gives bet t er perf ormance for cen t rifugal compressor impeller. Key words: cent rifugal compressor; streamline curvat ure method; performance analysis; all cont rolled- vort ex ; design 自吴仲华教授 1952 年发表论文 A General T heory of T hree Dimensional F low in Subsonic or Supersonic T urbomachines of Ax ial, Radial, and M ixed F low T y pes, 提 出了两 类相 对流面 理论 ( 简称 S1 流面和 S2 流面 ) , 把三元流动分解为两 个流面上的二元流动问题来求解 , 为叶轮机械 内部流动的计算奠定了扎实的理论基础。 应用两类相对流面理论计算叶轮机械内部 流场的方法有多种, 其中工程界应用最多 , 思路 最为简洁的是流线曲率法。因其控制方程的系 数中包含有流线曲率, 故而得名。流线曲率法 有两个显著的特点: 首先 , 它将有粘性的流动简 化为无粘性的流动; 另外 , 它把一个通过流面约 束得到的二维 ( 流函数或势函数 ) 偏微分方程, 进一步简化为一维常微分方程 , 并且未引入任 何附加假设。 流线曲率法的求解, 一般 分为正命题和反 命题两类。 正命题就是根据已有的叶轮叶片和轮盘形 状 , 求解出叶轮内部流场。因此 , 正问题也可以 称为性能分析问题。 反问题则反之, 即根据规定的速度分布, 设 计出叶片形状。因此, 反问题 也可以称为设计 问题。 在通流理论模型下, 流线 曲率法正反两类 命题的求解建立在 4 个基本假定的基础上: ( 1) 控制方程建立在准正交线 ) 流线坐标 系下; ( 2) 流动过程无粘性 , 但考虑粘性 损失引 起的熵增, 气体的热力过程为多变过程; ( 3) 流动过程绝热 ;

离心式压气机的原理与设计(1)

28
空气在叶轮内的流动
---导风轮与工作叶轮 ---导风轮与工作叶轮
离心式压气机叶轮由导风轮和工作叶轮两部分 组成。导风轮将流入气体由轴向转为径向；工 作叶轮使气体由内向外作径向流动。通常将直 径方向尺寸基本不变的一段叫做导风轮。 车辆用增压器由于压气机叶轮小型化及采用精 密铸造工艺，而将导风轮和工作叶轮铸成一个 整体，并统称压气机叶轮。
8
概述---压气机的构造 概述 压气机的构造(6) 压气机的构造
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。 扩压器一般可分为无叶扩压器和叶片扩压器两 种，对车用涡轮增压器来说，一般使用无叶扩 压器。无叶扩压器由两片光滑的圆盘壁构成， 盘壁之间可以互相平行，也可成一定锥角。
---多变过程的技术功 ---多变过程的技术功
n * W = RT1* π c n −1
* n
( )
n −1 n
− 1
(3-4)
多变过程的技术功，由图3-4积分得到，-∫vdp
19
压气机的热力学过程
---多变指数的推导 ---多变指数的推导
W*=Wad*+ Wv + Wr=Wn* +Wr Wn* = Wad*+ Wv 由上式可以推出实际过程的平均多变指数。
绝热压缩功的滞止形式3216图33气体理想绝热压缩过程的pv图和ts图理想绝热压缩功的pv图和ts图17图34气体多变压缩过程右的pv图和ts图实际多变过程的pv图和ts图从pv图上可以看出多变压缩功比理想绝热压缩功多一块面积w从ts图上可以看到和流动阻力功所对应的发热量w18实际压缩功的计算公式由工程热力学知识知道多变过程过程的实际压缩功如上式所示

压气机知识

压气机的特性认识通过这学期的课堂学习和近段时间课下查资料学习，使我对压气机的知识有了一定的了解和认识。

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。

首先，我们了解下轴流压气机的结构和工作特性。

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。

每一排动叶和紧随其后的一排静叶构成轴流式压气机的一级。

压气机的效率高，说明压缩过程中的流阻损失小，实际过程接近理想过程。

或者说，压气机效率愈高，达到相同增压比时，所需要外界输入的机械功愈少。

目前，单级轴流压气机的绝热效率可以达到90％以上，高增压比的多级轴流压气机的绝热效率也可以达到85％以上。

高增压比的轴流压气机通常由多级组成，其中每一级在一般情况下都是由一排动叶和一排静叶构成，且每级的工作原理大致相同，因此我们可以通过研究压气机的一级来了解其工作原理。

轴流压气机的基元级由一排转子叶片和一排静子叶片组成，它保留了轴流压气机的基本特征。

为研究方便，可将圆柱面上的环形基元级展开成为平面上的基元级（如图1－1），在二维平面上研究压气机基元级的工作原理。

图1－1展开成平面的基元级速度三角形在研究压气机工作特性中有着重要的作用。

将动叶进口和动叶出口的速度三角形叠加画到一起，就可以得到基元级的速度三角形，如图1－2（a）所示。

在一般亚声速流动的情况下，气流经过基元级的动叶和静叶后，绝对速度的周向分量Cu和相对速度的周向分量Wu变化比较大，而绝对速度的轴向分量Ca和相对速度的轴向分量w a变化不大，可近似地认为Ca1=Ca2=Ca3。

这样，基元级的速度三角形可进一步化简为图1－2(b)所示形式。

通过速度三角形我们就可以对压气机中气体流动情况进行分析。

第二章 涡轮增压器

第二章 涡轮增压器与中冷器
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。

离心式压气机的工作原理

离心式压气机的工作原理离心式压气机，这个名字听起来就像是科学怪人的发明，其实它的工作原理比你想象的要简单得多。

想象一下，你在夏天的时候用手扇扇子，风呼呼地吹过来，清凉又舒服。

离心式压气机的原理就有点像这个扇子，不过它的扇子可是超级厉害的那种。

它不是用手扇的，而是靠一个快速旋转的轮子，把空气吸进来，然后把它加速，最后再推出去。

听起来是不是很神奇？像个空气的魔术师，一转身就把空气给变了样。

咱们先来聊聊这个轮子，它叫做“叶轮”。

就像车子的轮子转得飞快，叶轮也是拼命转，转得飞起。

空气被叶轮吸进的时候，咻的一声，就像吸尘器把灰尘吸进了袋子。

这个时候，空气的速度开始加快，就像在超市的特价促销日，大家都冲上去抢购物车，瞬间就挤成了一团。

叶轮把这些空气推得更快、更远，就像一条奔流不息的小河，直冲向前。

然后，空气流出叶轮后，还需要经过一个叫做“扩压器”的地方。

这个扩压器就像一个变形金刚，空气在这里被慢慢放大、减速。

原本飞快的空气变得温柔起来，压力也随之上升，变成了可以用来驱动其他设备的强大力量。

简直就是把风变成了能量的超级英雄。

这一步特别重要，因为它保证了我们得到的是高压气体，而不是一团乱七八糟的气流。

说到这里，不得不提到压气机的用途。

离心式压气机在航空航天、制冷、空调等领域可是大显身手。

想想看，飞机飞上天的那一刻，压气机的功劳有多大。

要不是它，飞机里的乘客可就得体验到“坐火箭”的感觉，哈哈！还有那些冰箱里的冷风，压气机也在背后默默付出，给你带来一丝清凉。

在家里，开空调时，你可能从来没想过，这一股凉风的背后有多少的科技支持。

离心式压气机的工作过程就像是一个小小的舞台剧，每一个环节都缺一不可。

首先是吸气，这个过程充满了期待，就像是我们每个人在夏天渴望喝冰饮料的那种心情。

然后是加速，这一瞬间就像是在体验过山车的刺激，空气们在叶轮里翻滚、欢呼。

最后是释放，气体飞出，压力升高，犹如小鸟翱翔，带着满满的能量。

离心式压气机的效率也是相当高的。

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。

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这种现象可以简单地解释 为：当Cm2/C2较小的情况 下，气流在扩压器内的流 动轨迹延长，因此使壁面 摩擦损失增加，从而使扩 压器的压强恢复能力下降。
无叶扩压器-无叶扩压器特性
为什么离心压气机可以稳 定工作？
一个扩压系统如果随流量增加，扩压能力增加，那么这个扩压 系统本身就是不稳定的。从图 11可以看出，无叶扩压器本身是 不稳定的。
实线为最高效率点状态
虚线为临近喘振状态 轮缘 轮毂 r/r21.08 轮缘 轮毂 1.33 轮缘 1.62 轮毂 轮缘
半径增大 轮毂 1.99
图12 最高效率点和临近喘振点测量不同半径比叶轮叶高方向径向速度分布
无叶扩压器-无叶扩压器特性
Bradshaw和 Laskin(1947) 对一系列不同转速的离心压气机扩压器 进行了试验研究，他们发现： •扩压器的损失主要发生在扩压器的入口和出口，扩压器内部损 失可以近似忽略。 •当扩压器出口直径减小时，扩压器出口损失增加，扩压器出口 损失近似和扩压器出口直径的平方成反比。因此整个压气机效 率会随着扩压器的直径减小而下降。 •扩压器出口直径的变化对扩压器入口损失、扩压器内部损失和 叶轮效率的影响很小。 •当叶轮载荷系数及叶轮叶尖速度变化时，扩压器的效率变化很 小。
无叶扩压器-无叶扩压器特性 借助图9，定性地给出了扩压器内部气团的运动轨迹，其中曲 线o-t代表理想情况下气团在揳形扩压器内的流动，是气团在 扩压器内可能出现的运行轨迹的上限，曲线o-q代表气团在气 动叶形扩压器或弯曲叶形扩压器中的运行轨迹。曲线o-s代表 气团在无叶扩压器内部流动轨迹。
无叶扩压器-无叶扩压器特性 理想状态下，气团在无叶扩压器内的运行轨迹是对数螺旋线， 这条运行轨迹是气团在扩压器内运行的下限。对于半径比为2， 入口流动角为6时，气团从扩压器入口运动到扩压器出口，将近 似旋转一周。由于在壁面存在着粘性阻力，会产生较高的摩擦 损失，因此无叶压器的压强恢复能力明显要比有叶扩压器的压 强恢复能力低一些。
无叶扩压器中的喘振和稳定性 Abdelhamid 发现临界流动角受扩压器进出口直径比影响很大， 当D5/D31.4时临界流动角为84°，当D5/D32.0时临界流动角为 79°。 Frigne和Van Den Braembussche (1983)同样对无叶扩压器流动稳 定 性 进 行 了 研 究 ， 发 现 扩 压 器 宽 度 变 化 时 ， 临 界 流 动 角在 76°~85°之间变化。
宽扩压器 图17 扩压器宽度变化对压气机性能影响 窄扩压器
有叶扩压器-叶轮和扩压器之间匹配 扩压器叶片宽度： 从图17可以看出两台压气机的特性有很大差别：
在低转速情况下，大 扩压器的最大质量流 量明显大于小扩压器 最大质量流量。
无叶扩压器-无叶扩压器特性 Rodgers(1982b)对15种不同尺寸的无叶扩压器进行了试验研究。 扩压器宽度在径向保持不变，且 D2/D11.7 ，图 11 给出了根据 Rodgers试验结果画出的压强恢复系数和入口径向速度与切向速 度之比Cm2/C2之间的关系曲线。
Cm2/C2 图11 变化对静压力恢复的影响r5/r3=1.71
无叶扩压器-无叶扩压器特性
Yingkang和Sjolanger(1987)在他们的文献中给出了5个不同叶片形 状扩压器对压气机气动稳定性影响的研究结果，这5个无叶扩压 器的两个壁面具有小扩张角形状和较大收敛角形状。
研究结果： •壁面收缩扩压器压升随流量变化斜率为负，这标志着扩压器具 有稳定的扩压特性。
横坐标代表质量流量
不同b/D2值下无叶扩压器相对平均入口旋度参数
无叶扩压器-无叶扩压器特性
度 b/D2>0.045 ， 当入口流动 角相同情况下，绝大多数 扩压器具有几乎相同的压 强恢复系数。
2 在扩压器宽度较小的情 况 下 ， 即 b/D2<0.045 时 ， 会引起扩压器性能下降。
有叶扩压器-叶轮和扩压器之间匹配 高转速情况下攻角的变化
攻角是由叶轮出 口气流切向速度 和径向速度决定 的
如果在转速增加情 况下，叶轮进口攻 角保持不变 半径方向
由于叶轮出口气流密度 随叶轮旋转速度增加而 增大，这时径向速度分 量的增加一定会小于切 向速度分量的增加
2为和径向间
的夹角。
径向速度分量的增加一定 会小于切向速度分量的增 加
衡量扩压器和叶轮之间的匹配的一个指标：扩压器进口攻角 流量变化对扩压器叶片进口攻角大小是有影响的。
有叶扩压器-叶轮和扩压器之间匹配 低速情况下流量变化对攻角的影响。
在压气机工作在低 速情况下，气体的 可压缩性特性并不 突出 大质量流量 当质量流量从设计流 量开始减小，扩压器 进口径向速度减小， 切向速度增加 半径方向 当质量流量大于 设计流量情况下， 扩压器进口径向 速度增加 小质量流量 进入扩压器的平均气 流方向和径向间的夹 角减小，从而使进入 扩压器叶片气流产生 负攻角 进入扩压器的平均气流 方向和径向间的夹角增 大，进入扩压器叶片气 流的正攻角增加。
有叶扩压器 有叶扩压器可以使离心压气机在较小尺寸范围内获得较高的压 强恢复系数，因此当采用无叶扩压器在限定尺寸范围内达不到 压力要求情况下，就要使用有叶扩压器。
有叶扩压器-叶轮和扩压器之间匹配
在离心压气机叶轮中压强和密度增加都比较明显，在设计带有 有叶扩压器的离心压气机时，所面临的问题和轴流压气机所面 临的问题是相同的，一是如何准确确定堵塞因子的问题，二是 怎样保证叶轮和扩压器之间的合理匹配问题。
随流量增加，压强恢复系数增加。 压强恢复系数随流量变化曲线斜 率为正。
无叶扩压器-无叶扩压器特性
为什么离心压气机可以稳定工作？ 之所以离心压气机没有发生失速及喘振现象，主要是由于叶轮 压升与流量特性斜率为负，从而保证压气机级压升与流量曲线 斜率为负，使系统能稳定工作。 扩压器内静压升随进出口直径的 变化 扩压器的长度选取： 通过试验发现，扩压器内静压升是随着无叶扩压器出口直径 增加而增加的，但这种趋势随出口直径增加越来越弱，于此 同时，滞止压强是不断下降的。因此，扩压器出口直径 D5和 扩压器入口直径D3之比小于2，一般情况下，可以在扩压器外 周上使用涡壳进一步提升压强。
无叶扩压器-无叶扩压器特性
通常情况下无叶扩压器压升系数低于有叶扩压器所能获得的压 升系数。对于无叶扩压器，当2角较小情况下，即使在一个较 短的扩压器内，气流也要经过一个较长的距离才能从扩压器的 入口运动到扩压器的出口。
无叶扩压器-无叶扩压器特性 由图 10 关于 Elder 和 Foster[1987] 的研究成果可以看出，对于一个 半径比为2的扩压器，入口角度为 5时，气流在离开扩压器前将 在周向上旋转400左右，由此产生较高的摩擦损失，因此扩压器 内获得的实际压升将远小于理想情况下能够获得的压升。
意味着扩压器长度达 到一定长度后再增长 是没有意义的。
无叶扩压器-无叶扩压器特性
扩压器入口速度分布是不均匀的，这种现象对压力系数的影响 并不明显，但是出口直径与入口直径比应足够大，以便扩压器 有足够的尺寸让气流扩压。
无叶扩压器-无叶扩压器特性
图12给出了无叶扩压器不同半径位臵子午速度分布的试验结果， 图中给出的速度是经过换算的子午速度，可以看出，在最高效率 工况下，随着气流沿径向向外流动，速度不均匀分布得到了明显 的改善。
其结果是进入扩压器的 绝 对 流 动 角 2tan1(C2/Cm2)随叶轮 旋转速度的增加而增加
有叶扩压器-叶轮和扩压器之间匹配 扩压器叶片宽度： 下面给出的试验结果是两个扩压器的试验结果，扩压器叶片高 度为 8mm 的小扩压器和 10.7mm 的大扩压器，叶轮直径大约为 125mm，图17给出了试验结果，两个扩压器叶片形状相同，扩 压器叶片前缘和径向间的夹角为71.5。
无叶扩压器中的喘振和稳定性 总体来说，对无叶扩压器内流动不稳定性的本质的认识还很不完 全。 •压强恢复系数 Cp 随流量变化的特性表明，无叶扩压器本身就不 能工作在稳定状态下。这就表明，不能孤立地采用试验和理论方 法对无叶扩压器流动稳定性问题进行研究。 •并不是在扩压器两个壁面中的一个壁面出现反向流动就意味着 出现旋转失速现象。 •对中等比转速或较大比转速下的离心压气机(b/D2较大情况)，2 通常选择不大于 tan1371.56，这个角度可以作为一般无叶扩压 器设计的上限。
如果在扩压器叶片进口气流和叶片间有很大的攻角，那么扩压 器内压强损失将迅速增大，从而导致失速现象发生。
有叶扩压器-叶轮和扩压器之间匹配 高速情况下流量变化对攻角的影响。 当叶轮旋转速度较高，进口绝对马赫数较大情况下，扩压器叶 片能够承受的正攻角范围远小于低速下能够承受的正攻角范围。 对于高压比压气机，进入扩压器叶片马赫数很高，通常接近1的 水平，只要出现一个较小的正攻角，就会在扩压器叶片吸力面 上出现较强的斜激波。
图10 无叶扩压器内质点运动轨迹
无叶扩压器-无叶扩压器特性 另一方面，无叶扩压器更适合于非设计工况，因为叶轮出口绝 对气流角2可以在一个较宽的范围内变化，对于无叶扩压器不 象有叶扩压器那样存在着进口攻角问题。 只有当径向绝对速度Ma数大于1时才会在无叶扩压器内出现堵 塞流动现象，而对于有叶扩压器由于存在喉部，明显比无叶扩 压器更容易出现堵塞流动现象。 Dean[1976]对无叶扩压器和有叶扩压器内部流动现象进行了研 究，发现相对于有叶扩压器内部流动而言，无叶扩压器内更容 易出现由扩压器向叶轮内部反向流动现象。
无叶扩压器-无叶扩压器特性 如果采用收缩式扩压器，那么就会使径向速度沿半径方向上减 小更缓慢一些，而切向速度和原来一样减小，这样导致平均流 动方向更倾向半径方向，因此会使气流在扩压器内流动距离缩 短，流动距离缩短的好处就是使损失下降。也就是说，改变扩 压器宽度会对壁面摩擦损失产生很大影响。收缩式扩压器的另 外一个好处是使流动方向更倾向于径向方向，从而使压气机更 不容易出现旋转失速现象。
无叶扩压器中的喘振和稳定性 压气机稳定工作范围是一个非常主要的性能指标，无叶扩压器 压气机能够在实际中得到广泛应用就是因为这种离心压气机比 带有有叶扩压器离心压气机的稳定工作范围更加宽广。 简森Jansen (1964b)给出了确定旋转失速发生的一种流动现象， 即在扩压器壁面一侧出现反向流动时即为发生失速流动现象。