壓氣機思考題

1、第一章壓氣機的分類方法有哪些？答:工質(zhì)的流動方向：軸流式，離心式，斜流式，混合式工質(zhì)壓強提高的程度：風扇，通風機，鼓風機，壓縮機工質(zhì)的性質(zhì)：氣體：壓氣機，液體，泵2，離心式壓氣機和軸流式壓氣機各自的優(yōu)缺點？，軸流式：優(yōu)點：1，迎風面積小；2,適合于多級結(jié)構(gòu)；3,高壓比時效率高；4,流通能力強;在設(shè)計和研究方法上，可以采用葉柵理論。缺點：葉片型線復雜，制造工藝要求高，以及穩(wěn)定工況區(qū)較窄、在定轉(zhuǎn)速下流量調(diào) 節(jié)范圍小等方面則是明顯不及離心式壓縮機。離心式：優(yōu)點：1，單級增壓比高；2,結(jié)構(gòu)簡單、制造方便；3,葉片沾污時，性能下降小;，軸向長度?。?，穩(wěn)定工作范圍大。缺點：3簡述壓氣機的工作原理？工作葉

2、片擴張通道對氣流做工Lu回收部分動能氣流= 工作輪= 壓強增加動能上升=整流器= 壓強增加流向調(diào)整性-第二章1、什么是軸流壓氣機的基元級？為什么要提出基元級概念？答：Q基元級：用兩個與壓氣機同軸并且半徑差&一0的圓柱面，將壓氣機的一級在沿葉 高方向截出很小的一段，這樣就得到了構(gòu)成壓氣機級的微元單位一基元級。Q在基元級上，可忽略參數(shù)在半徑方向的變化，故利用基元級將實際壓氣機內(nèi)復雜三元流動 簡化為二維模型一一降維，便于做研究，故提出了基元級。2、壓氣機基元級增壓比和等熵效率如何定義？答：基元級增壓比：級靜葉姍出口氣壓和工作輪進口氣壓之比。等商效率：氣體等熵壓縮功與實際耗用功之比。3、何為壓氣機基元

3、級的理論功？計算方法有哪些？答：單位質(zhì)量流體獲得的功Lu即為基元級的理論功。形式：Q Lu二吧- WQc ?2 C22Lu = h*2一 h*3 dp C2 C2Lu = J.+ 3 i + L + + L4、試畫出壓縮過程的溫熵圖，并指出理論功、 失功所對應的面積，熱阻功是怎么引起的？多變壓縮功、等熵壓縮功和熱阻功、摩擦損答理論功Lu=A；摩擦損失功=A* ；bd3*fbcd3*1*c多變滯止壓縮功=Abc1*3*fb；等熵滯止壓縮功=Abc3*ifb1*3*3*i熱阻功引起的原因：Q尾跡損失，上下表面附面層在尾緣回合后形成的渦流，由于粘性作用，旋渦運動消耗動能轉(zhuǎn)變我熱能損失；Q尾跡和主流區(qū)

4、的摻混，同時由于粘性作用，使動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軗p失。5、軸流壓氣機動葉和靜葉的作用？動葉與靜葉如何完成擴壓？基元級工作輪葉柵的作用：擴壓、加功；基元級整流器葉柵的作用：擴壓、導向。靜葉柵中：A A ,C p動葉柵中：A A ,w p即，靜葉使用擴張流道，以3 2s, 3 2，3 22R 1R, 2 1，i2 1減少速度得以加壓，動葉加壓原理相似。6、什么是壓氣機基元級的速度三角形？與透平基元級速度三角形相比有何不同？答：速度三角形表示壓氣機級內(nèi)氣流速度之間的關(guān)系，是研究基元級工作原理的重要依據(jù)。7、決定速度三角形的參數(shù)有哪些？如何選取這些參數(shù)？為什么？答：動葉柵進口的軸向分速度cia:決定了壓氣機

5、的流量和進口截面面積。動葉柵進口的切 向分速度ciu:決定了流體介質(zhì)進入動葉時是否有預旋。圓周速度U：直接影響壓氣機的輪 緣功的大小:在扭速不變情況下輪緣功和U成線性變化。扭速八Wu（A Cu）:扭速表示了流體 介質(zhì)流經(jīng)工作輪葉柵后流動方向在周向的扭轉(zhuǎn)大小，決定了輪緣功Lu的大小。軸向分速度cia的選取：流量一定的條件下，增加cia可減小壓氣機迎風面積。過大的cia可 能使W1增大，動葉柵內(nèi)可能出現(xiàn)激波，損失增加。通常要求進口馬赫數(shù)（cia/a）不大于0.50.55 切向分速度ciu的選取：預旋C1u可控制C1a、輪緣速度U和相對相對速度可1的關(guān)系。利用 正預旋C1u（與輪緣速度U同方向）有效

6、降低動葉柵進口相對馬赫數(shù)Mw1。利用正預旋C1u 提高軸向進氣速度（在u和W1不變時）。在W1和C1a不變的條件下，利用正預旋C1u可增 加輪緣速度U,即允許壓氣機采用更高的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。利用反預旋電（方向與U相反），可調(diào)整 氣流方向，降低葉根、葉頂基元級氣流速度方向角之差，并適當提高輪緣功。輪緣速度U的選?。涸黾虞喚壦俣龋梢栽黾觿尤~的加功量，即Lu增加。相同的C1條件下， 提高U，W1增加，因此輪緣速度U不能過大。輪緣速度越大，離心力越大，因此，輪緣速 度還受葉片材料的制約。扭速八Wu（八Cu）的選取：扭速 Wu（A Cu）增加，輪緣功Lu增大。扭鬼 Wu（A Cu）增加，必然 有Aa和&增加

7、，帶來的問題有：Aa個AP個出口速度W2減小、動葉柵內(nèi)擴壓度加 大，極易導致流動分離，流動損失激增。出口速度C2增大、方向角玲很小，增加了下游靜 葉的設(shè)計難度。氣流在靜葉里偏轉(zhuǎn)角變大，減速，擴壓，易分離；出現(xiàn)超聲流動區(qū)和激波， 造成激波損失；流量易堵塞。所以扭速必須有所限制。8、什么是壓氣機基元級的反動度？反動度為0、0.5、1的級各具有哪些特點（從流動特點、 速度三角形）？答：反力度定義了基元級靜壓增加在工作輪葉柵和整流器葉柵中的分配，其定義為：Q :=1 - c ； - c:Q =0的壓氣機基元級：W = W = W ；此時，動葉柵2 L1u2u 1a2au中靜壓增加為零，輪緣功全部用于提

8、高出口速度C2。靜壓升全部在靜葉柵中完成，導致靜葉柵中擴壓度太大，流動分離。Q =1.0的壓氣機基元級c1u = -c2u ； C1 = C2在這種級 中加給氣體的功全部都在動葉柵中轉(zhuǎn)換為壓力能，而靜葉柵只改變氣流流動方向，并不提高 壓力。QQ =0.5的壓氣機基元級：=W |，c = W |。在具有對稱速度三角形的級中， 1u 1 2u2u1uMw1-Mc2，因此，動靜葉柵內(nèi)氣體的流動狀況基本相同。在亞聲速條件下，Q=0.5的級可以 允許較大的圓周速度，從而可能獲得較大的理論功。1 .中孤線弦長b最大撓度f岫及其位置a- /（I/=專和萬 bb最大厚度c或及其位置er = 和 e = - b

9、b葉型前緣角和后緣角葉型彎角e ，僅二光+為I ax9葉型主要幾何參數(shù)有哪些？答：10葉柵幾何參數(shù)有哪些？答：安裝角Z :葉型弦線與額線的夾角 節(jié)距/柵距t:兩相鄰葉型對應點之間沿額 線方向的距離；幾何進口角plk :葉型中 線在前緣的切線與額線的夾角；幾何出口 角02k：葉型中線在后緣的切線與額線的 夾角；葉柵稠度T : t =b/t，表明葉柵的 疏密程度。11如何完成葉型的造型？答：1.中孤線的確定，2.選擇合適的原始 葉型進行疊加，a.選取葉型，b，控制擴散 葉型。3葉型合成，12沖角和落后角？答：1）氣流進口角01 : 1-1截面處氣流速度（相對）與額線的夾角（2）氣流出口角02： 2

10、-2截面處氣流速度（相對）與額線的夾角（3）沖角i：幾何進氣角和進口角之差，i= 01k - 01（4）落后角0 :幾何出氣角和出口角之差，6 =02k-02（5）氣流轉(zhuǎn)折角 & :氣流經(jīng)過葉柵方向的變化13什么是葉柵的臨界馬赫數(shù)？氣流流過葉柵的基本特點？答：臨界馬赫數(shù)Macr:當葉柵內(nèi)最大速度達到音速時對應的葉柵進口馬赫數(shù)叫臨界馬赫數(shù)，其大小與葉型前緣小圓半徑、f e C a有關(guān)14葉型損失的種類及各自引起的原因？如何控制？答：Q附面層內(nèi)氣體的摩擦損失；由于流動工質(zhì)存在著粘性，流動產(chǎn)生粘性阻力 導致摩擦損失；。附面層分離損失：由于正逆壓梯度的存在，使得流體在某一點 后在附面層內(nèi)出現(xiàn)逆流現(xiàn)象一

11、一附面層分離；采用高速氣流噴入附面層在分離處 室流體重新獲得能量、設(shè)置狹縫將附面層吸入、安裝繞流片、設(shè)計流道擴張角不 宜太大Q尾跡損失：上下表面附面層在尾緣處匯合后形成的渦流，由于粘性作用 把動能轉(zhuǎn)化成熱能造成損失Q尾跡和主流區(qū)的摻混損失：由于尾跡的氣流速度 小，主流速度大，兩者存在很大的速度差，由于粘性作用，兩者摻混，是動能轉(zhuǎn) 變我熱能造成損失Q激波損失：由于氣流馬赫數(shù)大于臨界馬赫數(shù)，流道內(nèi)出現(xiàn)激 波使機械能損失導致總壓下降。15擴散因子的作用？答：擴散度D，作為判斷葉柵內(nèi)流動是否分離的準則數(shù)?？梢姡瑪U散因子是反映 葉柵擴壓和負荷的總要參數(shù)，也是決定葉柵總壓損失的主要因素。16什么是平面葉柵

12、的正常特性性？該曲線反映了 什么特性？答：正常特性曲線：即& =f1 （i）和3 =f2 （i）的 關(guān)系表示在圖上的曲線；表示同一幾何參數(shù)的葉柵， 在氣流攻角發(fā)生變化時葉柵性能的變化;也就是說同 一幾何參數(shù)的葉柵，工作與不同速度三角形的特性。額定特性曲線：即把 6 *, p 2*與丁的關(guān)系通過試驗結(jié)果表示在圖上，所得出 的曲線；不同幾何參數(shù)的葉柵和額定工作點速度三角形的對應關(guān)系；該曲線上的 每一個點，對應不同的葉柵，對應不同的設(shè)計速度三角形。葉柵的正常特:17什么是葉柵的額定特性線？該特性線反映了什么？答：上% * *弟三章1什么是兩類流面法？答：把整個空間的三維流場分解成一個從葉片到另外一個

13、葉片間的流面（舄流面）和從葉根 到葉尖的流面（S2）兩類面上的二維流場來求解的方法。2 了解簡化徑向平衡方程的推導過程，了解簡單徑向平衡方程成立的條件，什么是簡單徑向 平衡方程？該方程反映了什么？J_ =答：”流動定常;；考慮葉片排間軸向間隙內(nèi)的流動；忽略運動方程 中的粘性力；軸向間隙內(nèi)半徑方向的熵梯度為零；不計氣體種類作用；軸向間隙 內(nèi)的流動為軸對稱；設(shè)氣流沿圓柱面流動，Cr=0,Rm8。只要確定了軸向間隙中的氣流速度的一個分速度（Cu）沿半徑的變化規(guī)律，則就 知道了另一個分速度（Ca）沿半徑的變化規(guī)律就確定了。3壓氣機葉片為什么要扭轉(zhuǎn)？答：葉片各個半徑值上，速度不一樣，根據(jù)速度三角形（氣流

14、速度，葉片轉(zhuǎn)速，氣流相對速度）， 各個半徑值上的葉片迎角也就不一樣，所以，葉片就要做成了扭轉(zhuǎn)的。4葉片扭曲規(guī)律有哪些？壓氣機采用等環(huán)量扭曲規(guī)律設(shè)計，其氣流參數(shù)和反力度沿葉高的如 何變化？等環(huán)量扭曲規(guī)律的優(yōu)缺點？答：扭曲規(guī)律：Q等環(huán)量扭曲規(guī)律Q等反力度扭曲規(guī)律Q通用規(guī)律等環(huán)量扭曲規(guī)律：C r=const； C =const； C r=const； C =const； L =const； a、a 沿葉1u1a2u2au12高增大；pJ2沿葉高減小的很快；Q =1- （1-Q m）（rm/r） 2沿葉高增大很迅速。優(yōu)缺點：優(yōu)點：Ca徑向分布均勻，有利于提高效率缺點：C1u沿葉高降低，導致葉頂預旋 小

15、，Ma增大，極易突破臨界馬赫數(shù)范圍；反力度沿徑向變化劇烈，難以同時兼顧葉頂與 w1葉根的反力度，使效率下降；氣流角沿葉高變化很大，導致動葉與靜葉扭曲度大，不易加工; 在葉根處，C2u很大，U2較小，可能使62大于900。5壓氣機級內(nèi)的流動結(jié)構(gòu)有哪些？什么是壓氣機內(nèi)的二次流損失？答：壓氣機級的主要流動結(jié)構(gòu)：Q葉片表面饒流Q端壁附面層Q通道渦Q葉片附面層徑向遷 移Q徑向間隙流動二次流損失：在葉輪機領(lǐng)域，通常將與主流區(qū)流動方向不一致的流動（端壁摻混、倒流、潛 流、泄漏流和通道渦）稱為二次流動。二次流動引起的損失統(tǒng)稱為二次流損失。6壓氣機級的損失有哪些？與基元級的流動損失有哪些區(qū)別？答：級的損失有：Q

16、葉型附面層中的摩擦損失Q尾跡中的渦流損失Q尾跡和主流的摻混損失 Q分離引起的損失Q幾波的波阻損失。以上5點是由于級為基元級疊加而成的，兩者共有的 損失。區(qū)別在于級的流動還存著一下的損失：Q環(huán)面附面層中是摩擦損失Q摻混損失在葉片 排之后建立起來的環(huán)面附面層，后面一排葉片就有把它們和主流混合的趨勢，從而引起摻混 損失Q通道漩渦引起的損失。Q葉片附面層潛移引起的損失Q徑向間隙引起的損失。流向調(diào)整 第四章1為什么多級軸流壓氣機的葉片沿流程逐漸變短？流程形式為了保證流量連續(xù)，從前到后壓氣機的流動通道是收縮形的，所以葉片沿流程逐漸 變短。2試分析等外徑、等內(nèi)徑和等中徑流程的優(yōu)缺點等外徑特點：具有較大的圓周

17、速度，有較大的加功量，利于減少級數(shù)機匣易加工適于流量大、增壓比中等的壓氣機等內(nèi)徑特點：末級葉片較高，損失較小但由于圓周速度減小，級數(shù)將有所增加適于流量較小、增壓比高的壓氣機等中徑特點：特點：介于等外徑和等內(nèi)徑流程之間3由于熱阻功壓氣機內(nèi)也存在重熱現(xiàn)象，壓氣機重熱現(xiàn)象將導致什么后果？重熱現(xiàn)象導致壓氣機效率降低。4為什么引入輪緣功修正系數(shù)和流量儲備系數(shù)Km ？由于端壁區(qū)流動損失本身就大，因而這兩種效應不能相互補償，導致實際加功能力小于設(shè)計 加功量。為彌補該誤差，設(shè)計時引入輪緣功修正系數(shù)Lu，用來補償因環(huán)壁附面層引起的有效流通面積的縮小，放大設(shè)計流量，因此引入流量儲備系數(shù)Km。5為什么在多級軸流壓氣

18、機中輪緣功的分配是兩頭小，中間大？前1、2級馬赫數(shù)較大，變化工況大，效率較低，因此加功量宜偏?。荒准壢~片短，端壁 附面層厚，二次流損失大，因此加功量也應小，所以是兩頭小，中間大。6軸向分速沿流程的變化規(guī)律是怎樣的？有三種變化規(guī)律：方式1：勻速減?。环绞?：首先保持不變、后減小；方式3：先增加、 后減小。注意：軸向速度每級遞降的數(shù)值在12m/s左右,下降過急易引起過大的正壓強梯度，使級內(nèi) 流動變壞。-J-* Vr.第五章1離心壓氣機的主要部件及其作用？1，進氣裝置：起作用是把氣體以一定方向（或分布規(guī)律）引入工作輪，氣流在這一段內(nèi) 速度略有增加，而靜溫和靜壓則略有下降2，工作輪：提供壓縮氣體的機

19、械能。擴壓器：縫隙式擴壓器的作用是進一步提高氣體壓力，降低氣體速度，而葉片式擴壓 器公用如同軸流式壓氣機的靜子一樣。集氣管：作用是進一步降低氣體速度，提高壓力，把氣體引入燃燒室。2離心壓氣機的增壓原理和軸流式壓氣機的相比有何異同？軸流式壓氣機：氣體經(jīng)動葉作用獲得能量頭并在靜葉中減速增壓；離心式壓氣機：氣體經(jīng)葉輪作用獲得能量頭并在擴壓器中減速增壓3離心壓氣機工作輪形式？常用的工作輪有開式、半開式和閉式。4離心壓氣機工作輪葉片的形式有哪三種？各自的特點？常用的工作輪葉片有前彎、徑向和后彎三種。前彎：做功能力大，效率低；多見用于通風機。徑向：升壓能力最強；多用于燃氣輪機壓氣機。后彎：做功能力小，效率

20、高；用于尺寸、重量要求不嚴的一般工業(yè)用途上。弟六早：1單級離心式、單級軸流式壓氣機的流量特性線有何不同？試說明原因？保證壓氣機進口條件以及轉(zhuǎn)速不變，壓氣機增壓比和效率隨流量的變化曲線即壓氣機的流量 特性。離 C?壓7 （機的流量特性線軸流壓氣機的流量特性線2進口總溫如何影響壓氣機的流量特性線？ T1*對壓氣機的流量特性線影響 離心式：進口 T1*增加，壓比下降3壓氣機流動相似的條件有哪些？其動力 相似準則數(shù)是什么？壓氣機流場相似的條件：幾何相似、速度 三角形相似和進口馬赫數(shù)相等（工質(zhì)性質(zhì)相 同）。動力相似準則數(shù)是馬赫數(shù)。4什么是壓氣機的通用特性線？0.850.800.75050邳5,04.03

21、.02.01.0利用相似參數(shù)畫出的壓氣機通用特性曲線 可以描述所有相似壓氣機的性能。5當壓氣機工作點和不穩(wěn)定邊界相交時可能出現(xiàn)哪 兩種不穩(wěn)定流態(tài)？各自的特點及兩者的相互關(guān)系如 何？喘振和失速失速：隨壓氣機流量減小，進口來流正沖角增加， 達到某一值后，在吸力面發(fā)生大范圍分離，葉柵的 氣流轉(zhuǎn)折角6和靜壓升不再隨沖角增大而增大。在壓氣機及其進出口管道和節(jié)流裝置構(gòu)成的整個壓 縮系統(tǒng)中，氣流做低頻軸向振蕩的現(xiàn)象即喘振。喘振與旋轉(zhuǎn)失速的關(guān)系喘振是與失速完全不同的一種氣流脈動現(xiàn)象。機內(nèi)的周向軸對稱被破壞，呈局部非定常性，但壓氣機仍然能與下游部件匹配工作。，壓力忽高忽低，有可能伴隨著旋轉(zhuǎn)失速的產(chǎn)生、發(fā)展旋轉(zhuǎn)失

22、速時，壓氣機的流量仍然穩(wěn)定，不過一個或 多個低速氣流區(qū)圍繞壓氣機的軸線旋轉(zhuǎn)，使得壓氣喘振時，整臺壓氣機的流量時增時減和消失，此時壓氣機不能實現(xiàn)與下游部件的穩(wěn)定匹配。旋轉(zhuǎn)失速不一定發(fā)生壓氣機喘振，但它是壓氣機喘振的直接誘因。旋轉(zhuǎn)失速的退出具有滯后性，而喘振的退出沒有這種滯后性。6什么是旋轉(zhuǎn)失速？失速：隨壓氣機流量減小，進口來流正沖角增加，達到某一值后，在吸力面發(fā)生大范圍分離， 葉柵的氣流轉(zhuǎn)折角6和靜壓升不再隨沖角增大而增大。旋轉(zhuǎn)失速：失速團首先出現(xiàn)在葉片排的少數(shù)葉片上，失速團并以一定的速度沿周向運動。7壓氣機的防喘措施有哪些？各自的防喘原理是是什么？氣動設(shè)計防喘：在設(shè)計階段控制失速，提供大的喘振

23、裕度。選擇合適的氣動設(shè)計參數(shù)，保證各級靠近設(shè)計點控制葉背附面層分離(吹/吸、開縫葉柵、串列葉柵)機匣處理：在正對動葉的機匣上開槽、孔或縫，使之具有一定的柔性， 可以改善葉片頂部的流動，延緩失速的發(fā)生，達到擴穩(wěn)的目的。調(diào)節(jié)防喘：最根本地也是要減小非設(shè)計工況下的沖角。常采用防喘振措施有中間放氣、旋轉(zhuǎn)導葉和分軸壓氣機等。1) 中間放氣可調(diào)導葉/靜葉分軸壓氣機8何謂多級軸流壓氣機在非設(shè)計工況下的不協(xié)調(diào)性？答：1.當壓氣機工作壓比高于設(shè)計值，流道收縮偏慢，那么帶來的結(jié)果是軸向速 度減小；2,當壓氣機工作壓比小于設(shè)計值，流道收縮太快，那么帶來的結(jié)果是 軸向速度增大。重點：1.當工況點由AP，即進口流量減小

24、(C1aI)，此時壓比增加，那么必有出口軸向速度迅速減小(C3a II)，氣流沖角很大，葉背發(fā)生分離，末級率先進入不穩(wěn)定工作區(qū)。當工況點由A-B，即進口流量增加（C1at ），此時壓比減小，那么必有出口 軸向速度迅速增加（C3a11）,導致氣流負沖角大，在葉盆發(fā)生分離。末級率先 進入堵塞區(qū)；當折合轉(zhuǎn)速大于設(shè)計值（A-D ），壓氣機壓比、流量均增大。進口軸向分速 增加，而末級軸向分速減小。前面級率先進入堵塞區(qū)、而后面級可能進入不穩(wěn)定 工作區(qū)。（前堵后喘）當折合轉(zhuǎn)速小于設(shè)計值（A-C ），壓氣機壓比、流量均減小。進口軸向分 速減小，而末級軸向分速增大。前面級率先進入不穩(wěn)定區(qū)、而后面級可能進入堵 塞區(qū)。（前喘后堵）軸流壓氣機進口滯止壓強和滯止溫度分別為0.1MPa和292K，壓氣機的總壓比 是9.5，如果壓氣機的等熵滯止效率為0.85,請計算壓氣機的輪緣功和出口溫度。（k=1.4,Cp=1.005K一軸流壓氣機級有下列數(shù)據(jù):進口滯止溫度295k，出氣角& 2為580，流量系數(shù)等 于0.56，相對進口馬赫數(shù)為0.78，反動度為0.5，試計算壓氣機的總溫升。已知某10級軸流壓氣機的總壓比為4.5，壓氣機的等熵效率為0.8