下载文档原格式
汽轮机叶片设计汽轮机叶片在受到蠕变，腐蚀、损伤影响涡轮效率甚至导致停机，针对这些问题提出新的叶片设计方案，减少了热应力的影响。
有效的抗腐蚀能力，提高叶片性能的。
标签：汽轮机叶片；设计；方案我们国产化大型特大型转子锻件的能力快速提升。
叶片需要满足60年的寿命，而其承受巨大的离心力和扭转力，运行过程中会有很多因素导致其受损，如，调峰机组的频繁启动、停机以及甩负荷，都会给转子带来交替变化的热应力，使其蠕变，热疲劳。
因此对叶片的工艺和材料，要求很高。
1 蠕变涡轮叶片不断受到高温，在HP和IP级别往往会使叶片材料软化，结合离心力的影响，叶片就会变形。
导致蠕变（缓慢而连续的变形）。
材料变形的速率取决于温度和应力。
这是一个尤其危险的现象，因为叶片是根据严格的规格制造，在一定的负载和环境下，才能运行。
由于蠕变，叶片的几何形状发生了变化，产生退化，会导致灾难性的破坏，这就是为什么必须为HP和IP叶片选择高质量材料的原因，这样在高温下仍然保持高产量。
这种情况多是发生于反动式汽轮机叶片，冲动涡轮机与反动式涡轮机叶片运转方式不同，导致，不同的叶片产生的应力也是不同的。
在反动式汽轮机，蒸汽通过固定的叶片没有压降，气流通过运转的叶片，通过喷嘴增加速度，当汽流经过转子时，使转子转动。
2 叶片腐蚀叶片的裂缝和表面粗糙度，甚至微观尺度，高度，等各种问题的解决办法。
叶片材料经过以上因素的影响对叶片结构伤害很大。
这些反应通过腐蚀材料周围存在的裂缝来扩大裂缝，削弱了叶片。
本质上，腐蚀只发生于此叶片表面出现裂纹。
此外蒸汽中的杂质加速。
根据Ryuichiro Ebara的论文中的研究表明，腐蚀裂纹始于12%铬不锈钢，80多种不同化合物包括氧化物、硅酸盐和硫化物，均在涡轮叶片上的沉积物中发现。
这些杂质的性质和浓度导致叶片疲劳强度急剧下降。
Ebara氯化钠和氢氧化钠非常腐蚀性化合物，因此在减少叶片疲劳强度方面非常有效。
例如，Ebara在他的研究中显示，即使是很小的（3% 3 x10-2%）氯化钠溶液浓度的大大降低了钢的强度疲劳。
《过程流体机械》思考题参考解答2 容积式压缩机☆思考题2.1 往复压缩机的理论循环与实际循环的差异是什么？☆思考题2.2 写出容积系数λV 的表达式，并解释各字母的意义。
容积系数λV （最重要系数）λV ＝1－α（n1ε－1）＝1－⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫⎝⎛110ns d S p p V V （2-12）式中：α ——相对余隙容积，α ＝V 0（余隙容积）/ V s （行程容积）；α ＝0.07～0.12（低压），0.09～0.14（中压），0.11～0.16（高压），＞0.2(超高压)。
ε ——名义压力比（进排气管口可测点参数），ε ＝p d / p s ＝p 2 / p 1 ，一般单级ε ＝3～4；n ——膨胀过程指数，一般n ≤m （压缩过程指数）。
☆思考题2.3 比较飞溅润滑与压力润滑的优缺点。
飞溅润滑（曲轴或油环甩油飞溅至缸壁和润滑表面），结构简单，耗油量不稳定，供油量难控制，用于小型单作用压缩机；压力润滑（注油器注油润滑气缸，油泵强制输送润滑运动部件），结构复杂（增加油泵、动力、冷却、过滤、控制和显示报警等整套供油系统油站），可控制气缸注油量和注油点以及运动部件压力润滑油压力和润滑油量，适用大中型固定式动力或工艺压缩机，注意润滑油压和润滑油量的设定和设计计算。
☆思考题2.4 多级压缩的好处是什么？多级压缩优点：①.节省功耗（有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程）；②.降低排气温度（单级压力比小）；③.增加容积流量（排气量，吸气量）（单级压力比ε降低，一级容积系数λV 提高）；④.降低活塞力（单级活塞面积减少，活塞表面压力降低）。
缺点：需要冷却设备（否则无法省功）、结构复杂（增加气缸和传动部件以及级间连接管道等）。
☆思考题2.5 分析活塞环的密封原理。
活塞环原理：阻塞和节流作用，密封面为活塞环外环面和侧端面（内环面受压预紧）；关键技术：材料（耐磨、强度）、环数量（密封要求）、形状（尺寸、切口）、加工质量等。
一、流体流动形态的观察与测定（雷诺实验）实验任务：流型及其判断方法；层流、湍流、层流时流速分布曲线1、雷诺准数Re=duρ/μ2、流动类型及判断Re＜2100为层流，Re＞4000为湍流， 2100<Re<4000为过渡流。
3、转子流量计原理及安装原理：在不同的流量下，要保持转子上下端之间具有相同的静压差，转子与玻璃管环隙间的截面积必须发生改变。
在不同的流量下，转子会停留在玻璃管内不同的高度处，因此转子在不同高度处的刻度就可只是流体的流量。
安装：（1）垂直安装（2）进出口应有5倍管道直径以上的直管段（3）安装在没有振动、便于观察和维修的场所（4）小口径的仪表，应在仪表上游装一个过滤器（5）在转子流量计的进出口装有截止阀和配置旁通阀4、思考题（1）影响流体流动型态的因素有哪些？答：影响流体流动形态的因素有4点：管径d、流速u、流体密度ρ、流体黏度μ。
（2）如果管子不是透明的，不能直接观察来判断管中的流体流动型态，你认为可以用什么办法来判断？答：①若不借助外用工具，如果管子是软的可以摸摸就能感觉，也可以用听来判断；如果只硬的管子，就只能用听来判断。
②用雷诺数判断：Re＜2100为层流，Re＞4000为湍流， 2100<Re<4000为过渡流。
（3）有人说可以只用流速来判断管中流体流动型态，流速低于某一具体数值时是层流，否则是湍流，你认为这种看法对否？在什么条件下可以由流速的数值来判断流动型态？答：不对。
流体流动型态不仅包括层流、湍流，还有过渡流。
条件：水槽液位高度保持不变，液面绝对平静，墨水粗细合理，水中无杂质，温度、气压和管径保持不变。
（4）在实验中，连续注入水以爆出水槽液面高度不变的目的是什么？答：①由于是通过转子流量计来测量水管中水流的流速，如果水槽中液面高度不能恒定在画线处的话，转子流量计的指示值就不准确，雷诺数的计算值就有较大误差。
②有P=ρgh可知，保持水槽液面高度h不变，就是保持水槽出水口出的压强P不变。
一、燃气涡轮发动机的工作原理1. 为什么说航空燃气轮机既是热机又是推进器？它是高速流过发动机的气体对发动机的反作用力来推动飞机运动的一种热机。
2. 简单叙述燃气涡轮喷气发动机的组成以及工作原理？燃气涡轮喷气发动机以空气作为介质。
进气道将所需的外界空气以最小的流动 损失顺利地引进发动机，压气机通过高速旋转的叶片对空气做功压缩空气，提 高空气压力，高压空气在燃烧室内和燃油混合燃烧，将化学能转变为热能。
高 温高压的燃气首先在涡轮内膨胀，将燃气的部分焓转变为机械能，推动涡轮旋 转带动压气机；然后燃气在喷管内继续膨胀，加速燃气，提高燃气速度，使燃 气以较高的速度喷出，产生推力。
3. 简单叙述燃气涡轮风扇喷气发动机的组成以及工作原理？涡轮风扇发动机是有进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压 涡轮、低压涡轮和喷管组成。
工作原理：同上。
（区分内涵和外涵）4. 燃气涡轮发动机分为哪几种？它们在结构以及工作原理上有什么明显区别?5. 什么是EGT ，为什么它是一个非常重要的监控参数？EGT 是发动机的排气温度*4T ，一般它是低压涡轮后的燃气温度。
直接影响涡轮 前总温*3T 6. 什么是EPR,为什么它是表征推力的参数？ERP 是指发动机的压力比，低压涡轮后的总压7P t 与低压压气机进口处的总压2P t 之比。
ERP 越大，发动机涡轮后燃气总压高，有较高的做功能力，推力大。
7. 发动机热效率、推进效率、总效率三者定义以及其关系？影响热效率的三个因素加热比∆：涡轮前燃气总温*3T 提高，热效率t η增大。
增压比π：压力比提高，热效率增加，达到最经济压力比（最经济压力比大于 最佳压力比）后反而下降。
压气机效率c η和涡轮效率T η：压气机效率和涡轮效率增加，热效率提高。
推进效率：发动机完成的推进功率与单位时间发动机从热力循环中获得的可用 动能的比值。
VV V V q FV m 5225p 12)(2+=-=η 5V 是发动机的排气速度。
第一章1.压气机的分类方法有哪些？答:工质的流动方向：轴流式，离心式，斜流式，混合式工质压强提高的程度：风扇，通风机，鼓风机，压缩机工质的性质：气体：压气机，液体，泵2，离心式压气机和轴流式压气机各自的优缺点？,轴流式：优点：1，迎风面积小；2，适合于多级结构；3，高压比时效率高；4，流通能力强；5，在设计和研究方法上，可以采用叶栅理论。
缺点：叶片型线复杂，制造工艺要求高，以及稳定工况区较窄、在定转速下流量调节范围小等方面则是明显不及离心式压缩机。
离心式：优点：1，单级增压比高；2，结构简单、制造方便；3，叶片沾污时，性能下降小；4.，轴向长度小；5，稳定工作范围大。
缺点：3简述压气机的工作原理？工作叶片 扩张通道 对气流做工Lu 回收部分动能气流工作轮压强增加动能上升整流器压强增加流向调整第二章1、 什么是轴流压气机的基元级？为什么要提出基元级概念？答：○1基元级：用两个与压气机同轴并且半径差∆r →0的圆柱面，将压气机的一级在沿叶高方向截出很小的一段，这样就得到了构成压气机级的微元单位—基元级。
○2在基元级上，可忽略参数在半径方向的变化，故利用基元级将实际压气机内复杂三元流动简化为二维模型——降维，便于做研究，故提出了基元级 。
2、压气机基元级增压比和等熵效率如何定义？答：基元级增压比：级静叶姗出口气压和工作轮进口气压之比。
等商效率：气体等熵压缩功与实际耗用功之比。
3、何为压气机基元级的理论功？计算方法有哪些？答：单位质量流体获得的功Lu 即为基元级的理论功。
形式：○1 ○22222221221c c w w Lu -+-=○3*1*2h h Lu -= ○4S f R f L L C C dp Lu ,,2123312+++-+=⎰ρ4、试画出压缩过程的温熵图，并指出理论功、多变压缩功、等熵压缩功和热阻功、摩擦损失功所对应的面积,热阻功是怎么引起的？答理论功Lu=A bd3*fb ；摩擦损失功=A cd3*1*c ；多变滞止压缩功=A bc1*3*fb ；等熵滞止压缩功=A bc3*ifb ；热阻功=A 1*3*3*i ；热阻功引起的原因：○1尾迹损失，上下表面附面层在尾缘回合后形成的涡流，由于粘性作用，旋涡运动消耗动能转变我热能损失；○2尾迹和主流区的掺混，同时由于)(12u u W W u Lu -=粘性作用，使动能转变为热能损失 。
低速轴流压气机中流动分离的定常与非定常控制研究分离流动是一类复杂的流体流动现象,普遍存在于航空、航天、流体机械等各类实际工程问题中,其本质源于粘性流动和非粘性流动的相互作用。
闭式流动分离和再附伴随着较大的能量损失,对流体机械的性能影响很大,分离结构的控制已经成为流体机械工程中的一个研究重点。
本文围绕轴流机械中流动分离及其相关问题,从定常的角度讨论轴流机械中角区分离的产生机理与控制手段,同时从非定常的角度通过一些新的视角研究并寻求流动分离控制、降低损失的途径,以挖掘低速轴流压气机/大型轴流风机中的性能潜力。
通过三维雷诺时均N-S（RANS）方程对轴流叶栅进行定常计算,计算结果与实验结果的比较,揭示了无叶顶间隙单流道叶栅中节点数和鞍点数相等的关系式;通过分析端壁边界层中低能流体类似于分层的运动,深入说明了周向压力梯度和流向逆压梯度作用下,端壁边界层朝吸力面的偏转及其逆流向翻转是角区三维分离形成的基本原因。
研究比较了进口有无边界层条件下的极限流线、出口总压损失分布、吸力面尾缘位移厚度以及不同来流冲角时的分离尺度和相应的流谱结构,结果揭示了端壁边界层朝角区的堆积是三维分离的决定性因素。
通过后置导叶单级轴流压气机在不同速度剖面来流条件下的流场计算,研究了进口速度分布对压气机性能的影响,揭示了速度分布、边界层厚度等沿流向的变化规律,通过与实验数据的对比,考察并确认了所用计算方法用于边界层相关问题计算的精度。
文中在轴流叶栅弦向开缝改善吸力面分离的问题所作的研究,例如对回气点、吸气点以及开缝的位置、高度等参数进行的比较分析,为控制吸力面边界层堆积、降低分离损失提供了的较好控制手段。
针对端壁低能流体向吸力面的堆积路径,进行了吸力面、端壁定流量抽吸的分析计算,结果表明,适当位置上很小的抽吸量就可能消除掉大部分明显的三维分离,其积极作用包括总压损失和端壁阻塞的显著降低、叶片载荷和出口静压的增加以及更加均匀的出口流动。
