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《航空发动机电气控制系统》作业1 基元级速度三角形 轴流式压气机基元级速度三角形 多级轴流式压气机由若干单级压气机组成，如图所示，由一排旋转工作叶片组成的轮子叫叶轮；由一排机制的整流叶片锁组成的圆环叫做整流环。叶轮和整流环交错排列。一个叶轮和一个整流环组成轴流式压气机的几个单级，它是多级式轴流式压气机的基本单元。 在分析某一单级里的气体流动情形和增压原理是比较复杂的，为简化问题，可以做三个基本假设： 空气流过压气机时，为绝热流动； 当压气机工作状态一定时，气体为稳定流动； 压气机同一截面上的个点参数数值相同。 压气机同一截面上的实际流动情形沿叶高是稍有差别的，但以平均半径处的流动情况最具有代表性。为研究方便，将每一单级压气机分成3个截面，如下图所示： ① ①－①:叶轮进口截面 ②－②:整流环进口截面，即叶轮出口截面 ③－③: 整流环出口截面，即后一级叶轮进口截面 级的外径 级的外径Dt 级的内径Dh 径向间隙δ 轴向间隙Δ 用一个压气机同轴线，其半径等于压气机平均半径的圆柱面去切割压气机，并将所得的切面展成平面，则成如图所示情形，这样的平面叫做“平面叶栅”。平面叶栅的形状是沿也高变化的，把平均半径处的平面叫做“基元级”。某级压气机平均半径处的圆周速度为u，则基元级转子的叶栅将以u的速度作等速平移运动。 由于叶轮式以一定的转速作旋转运动，因此，气流流经叶轮时的运动情况比较复杂，其运动是质点的复合运动。 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。 这3种运动速度之间的关系可以用速度三角形表示为： w w c u 或 c w u 空气以绝对速度c①流入叶轮；而前脸速度就是叶轮旋转的圆周速度，即平面叶栅中以圆周速度u的大小作作等速直线运动的速度。因此，空气对叶轮的相对速度是w①。空气以相对速度w①斜向进入叶轮。更具速度合成定理，相对速度w①是绝对速度c①与牵连速度u的矢量差 w①=c①-u 在压气机中，气流进入叶轮的三个速度组成的三角型叫做叶轮“进口速度三角型”，夹角β①叫气流进口角。在设计工作状态下，w①方向应与叶片前缘方向（即叶片的中弧线前缘切线方向）一致。空气以相对速度w①进入叶轮后，经过由叶片组成的弯曲扩张型通道，流动方向逐渐改变，相对速度逐渐减小，最后顺着弯曲的叶片通道以相对速度w②自叶轮流出。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c②可以由下式求出： w②=c②-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”。 空气自叶轮流出，以绝对速度c②流向整流环，经过整流叶片组成的扩散通道，便沿着叶片后缘以速度c③流出整流环，如图所示。在一般情况下，速度c③的大小和方向大致与进口气流速度c①相同 c①≈c③ 为了方便地研究单级压气机内气流速度的变化规律，常将叶轮进出口速度三角形组合在一起，形成级的速度三角形，如图所示。图上还用虚线画出了整流环出口气流速度c③的大小，并标出了相对速度的切向变化量（Δwn）和绝对速度的切线变化量（Δcn）。这种变化量称为空气在叶轮中的“扭速”，即： Δwu = w②u—w①u Δcu =w②u—w①u 式中W①u，W②u—————叶轮进出口相对速度的切线方向分速度； C①u，C②u ———叶轮进出口绝对速度的切线方向分速度； 由于叶轮进出口圆周速度相等，所以， ΔWu=ΔCu 扭速是个很重要的物理量，它与压气机功和增压程度密切相关。 气流以w①方向流入通道，以w②方向流出，这是由于叶片强迫气流改变方向的结果，w①与w②之间形成的夹角Δβ称为气流转折角。它的大小等于气流出口角与气流进口角之差 Δβ=β②—β① 决定速度三角形变化并对压气机工作有密切关系的主要参数有： 工作叶轮进口处绝对速度在发动机轴线方向的分量C①，a。这个量的大小与进入压气机的空气流量qm有关。根据连续方程，当压气机进口空气状态一定时，C①，a增大，流量qm也增大；若流量一定时，C①，a增大，则压气机面积减小。 工作叶轮进口处绝对速度在切线方向的分量C①，u.。当空气进入第一级工作叶轮之前，在圆周方向就有绝对分速度时，说明气流有了预先的旋转。因此，切线分速度C①，u就叫预旋。如果C