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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

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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：

(1) (2) (3)

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：

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

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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

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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 c 或

u

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w

②

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

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