第五节叶栅气动特性与叶栅损失n..ppt

* * * * * * 在汽道中部，汽流速度大，叶片背面到腹面的横向压力差与离心力相平衡，不会引起主流的横向流动。但在上下两端面的附面层内，汽流速度相对很小，所产生的离心力不足以抵消上述的压力差．于是在这个横向压力差的作用下，两端面附面层内的汽流便产生了由叶片腹面向背面的横向运动。通常称这种流动为二次流或次流。 当附面层内质点由腹面向背面横向流动时，根据流动连续的条件，在靠近墙壁的腹面附近，必有少量的流体从主流中补入，形成补偿流动，局部地干扰了主流的流向，所造成的损失称为补偿流动损失。 与此同时，在靠近端面的叶型背面出口部分，叶型附面层不断增厚，与端壁上横向流来的附面层相互汇合、厚度急剧增加，使附面层严重脱离而形成旋涡，然后，在粘性力的影响下，旋涡被主流带出叶栅，在上下端壁处构成了两个方向相反的对涡流动，严重地消耗了主流的动能。 综上所述．端部损失就是端面附面层中的摩擦损失、补偿流动损失和对涡损失的总和，对涡损失所占比重最大。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * (二)安装角αs的影响 安装角的大小直接影响汽道的形状，所以也就影响到叶型的压力分布曲线和汽流的出汽角。因此，对一定的叶型来说，不同的安装角就有不同的叶型损失。存在一个最佳安装角。 （三）气流角和冲角的影响 改变进汽角α1(β1)，将使叶型表面的压力分布发生变化。 小汽流进口角即正冲角所造成的叶型损失的增加比负冲角更严重。 叶栅的前缘半径越小，冲角特别是正冲角所造成的损失越严重。新式亚音速叶栅的前缘相对半径往往取得较大，以保证叶栅在变工况下工作时仍有较稳定良好的气动性能。 冲角的影响（反动式叶栅） 在叶型腹面的进口段出现扩压段 在叶型背面出现显著的扩压段 冲角的影响（冲动式叶栅） 在叶型腹面的进口段出现扩压段 在叶型背面出现显著的扩压段 冲动式叶型对冲角更为敏感 雷诺数的影响 自动模化流动雷诺数 反动式 冲动式 叶型损失系数随雷 诺数的变化不大。 叶型背面产生层流附面层脱离的情况 (四) 马赫数的影响 当叶栅在马赫数M＞0.3的条件下工作时，压力分布曲线、损失系数和汽流出口角都将随从的改变而变化。这就是汽体的可压缩性对叶栅特性的影响。 存在一个叶型损失系数最小的最佳马赫数。M在小于最佳值的范围内，随着M的增加，沿汽流方向压力降落的速度增加，附面层随之减薄，从而使摩擦损失减小；M超过最佳值后再继续增加时，就会在叶栅汽道的背 弧上产生局部超音速汽流(虽整 个出口汽流还是亚音速)，从而 产生冲波，引起冲波损失，虽 然M的增加使摩擦损失减小， 但在数值上不能弥补冲波损失，所以叶型损失增加。 平面叶栅出口气流角 M20.5时 轴流透平叶栅综合试验数据 Ainley-Dunham 经验公式； 叶型损失； 端部损失； 叶栅出气角； Ainley-Dunham 经验公式 Ainley 公式 叶型损失 失速冲角: 使叶型损失系数等于零冲角下, 叶型损失系数两倍时的正冲角。 Dunham 端部损失 ?为实验系数，它取决于叶栅流道的收敛度和叶栅的高度 气流出口角 M20.5 M2=1 小结 级的造型设计的主要要求： 造型设计的任务是恰当地把气动参数和几何参数结合起来，最后确定叶片的几何形状。 (1)希望实现预期的速度图，并使流动损失小，以便发出所需功率和通过给定的气体流量。 (2)沿叶片内弧的速度从前线到尾缘均匀、连续地增加，没有扩压段。在极个别情况下，也可以允许有一小段是等速的，然后加速到底。叶背型面的速度分布更重要，通常在叶 背的前线和中间部分，气流应该较快地加速，然后逐渐地减慢加速，井在喉部达到最大速度。根据不同叶栅，叶背尾绿部分也允许有一小段扩压，但是其正压力梯段要尽量短，开始扩压的点要尽量往后移，以推迟由层流到紊梳的过渡并避免附面层的分离。 (3)应尽量保证对叶片型面加工方便，应考虑生产效率。 (4)叶片强度要好，在强度所允许的条件下，应尽量选用薄叶型和小的尾缘厚度，以减少叶型特别是尾迹损失，造型设计必须与强度相配合。 在造型设计中，会遇到各种矛盾，包括气动性能、强度、工艺等方面，设计者必观善于分桥这些矛盾，妥善处理，才能顺利地完成造型设计。 * * * * Principles and Equipment of Turbomachine 答疑： 第五节 叶栅试验与叶栅损失 了解叶栅损失（叶型与端部损失）产生的原因及减小方法。 一、叶栅的几何特性 平面叶栅的几何特性可分为叶型和叶栅特性两部分。 二、叶栅试验和气动特性 叶栅效率 对于静叶： 对于动叶：