叶轮机械原理讲义1.

叶轮机械原理课程名称：叶轮机械原理学时：48学时课程性质：考试（闭卷）教师：李智明单位：动能学院涡轮机研究所1）航空燃气轮机原理（上）彭泽琰、刘刚编著2）透平机械原理（讲义）王仲奇参考书：舒士甄叶轮机械原理清华大学出版社徐忠离心式压缩机原理机械工业出版社叶轮机械原理——第一章绪论1、叶轮机的定义与分类各式各样的叶轮机存在一个共同的特点—叶片围绕旋转轴旋转，在叶片的旋转过程中完成了叶片机与工质（流体：气、液、二者混合物）之间的能量交换；流体对叶片的连续绕流。叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论主要讲授内容：1、叶轮机械中的气动热力学基础2、轴流压气机3、轴流涡轮叶轮机械原理——第一章绪论按照能量传递方向分类：•一种类型叶轮机的作用是将流体的机械能和热能转换为对外界输出的机械功，这种叶轮机有：水轮机、汽轮机、涡轮等；•另一种类型叶轮机的作用是将外界输入的机械功转换为流体的机械能（动能和压力势能）和热能，这种叶轮机有：鼓风机、水泵、螺旋桨、风扇、压气机等。叶轮机械原理——第一章绪论按照结构形式分类：•根据工质的流动形式，叶轮机分为轴流式、径流式和斜流式三种形式，•上述三种形式中的任意两种的组合则称为混合式叶轮机。叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论轴流透平叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论三、叶轮式流体机械研究意义：叶轮机与能源的消耗和能源的利用密切相关；研制各种类型的高效率、低消耗的叶轮机，可为建设节约型社会做出重要贡献。叶轮机械原理——第一章绪论四、叶轮式内复杂流动：•叶轮机通常由多级组成，而每一级中又分成转子部分（动叶和轮毂）和静子部分（静叶和机匣）；•早期的压气机叶型源于飞机翼型。迄今，叶轮机内流动的研究思路仍然可以追溯到在机翼上首先研究成功的成果。叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论1）叶型不是孤立存在，它受到相邻叶型的影响；平面叶栅、环形叶栅、扇形损失2）叶轮机属于旋转机械，叶片从根到尖的展向流动变化非常大；径向平衡理论叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论1）以能量转换形式区分，叶轮机械有哪两类？并举例。2）叶轮机械存在几种典型的流动形式？分别是什么？3）叶轮机内部流动的复杂性主要体现在哪些方面？叶轮机械原理——第一章绪论复习回顾：使气体分子彼此靠近而增压的方法，常见的有下述两种：第一种：方法是在活塞式压气机中实现的，当活塞在气缸中向图中的右侧移动时，把一定数量的空气在、的情况下，经进气阀，吸入到气缸中，使封闭在气缸中的空气容积减少，气体分子彼此靠近，由此达到压缩增压的目的。随后，增压后的空气在、的情况下，经排气阀，排出气缸，送往气储气罐。这种利用气体容积的减少来达到增压目的的压气机，通常又称为容积式压气机。共特点是：供气压力可以提得较高，但是供气量却较小，且是周期性的断续供气，还伴随着往复运动的振动。叶轮机械原理——第一章绪论第二种方法是用动力式压气机，轴流式压气机即是，它是靠高速旋转的叶片对气体做功来实现压缩增压的，故又称为动力式压气机。叶轮机械原理——第一章绪论问题：（1）压气机是如何减小气体间分子距离，提高气体的压力的？（2）气体压力的提高是否与工质的特性相关？四、燃气轮机对压气机的要求：（1）效率高。压气机效率的高低直接影响到燃气轮机的效率。在相同压比下，提高压气机效率可增加燃气轮机的出力。（2）单级压比高。提高单级压比可减少压气机的级数、质量、加工量和金属消耗量。应注意在提高级压比时，可能由于叶栅负荷加大，在非设计工况中容易发生叶片脱流现象。（3）单位面积通流能力大。加大比流量可以缩短压气机进口叶片的高度和降低燃气机的质量，有利于解决大功率燃气轮机的压气机设计和制造的难度。叶轮机械原理——第一章绪论（4）压气机特性与透平特性相匹配。压气机的流量、功率、压比和转速在燃气轮机各工况下都能与透平的特性相适应。（5）稳定工况区宽。对变转速的燃气轮机尤为重要。燃气轮机各种运行工况应离压机喘振线有一定裕度。通常额定工况的喘振裕度大于10%~12%。（6）具有良好的防喘振措施。燃气轮机在起停过程和低速运行时，如不采取措施会落在压气机的不稳定工况区内。常采取的措施是压气机级间放气、可调导（静）叶，以得到压气机工况与透平工况较好的匹配。叶轮机械原理——第一章绪论