等熵压缩功 实际压缩功
滞止等熵效率计算式
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机的工作原理
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第三章轴流压气机的工作原理
结构参数 1、外径 2、轮毂直径（内径） 3、轮毂比 4、径向间隙 5、轴向间隙
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第三章轴流压气机的工作原理
级的参数变化及热力过程焓熵图
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第三章轴流压气机的工作原理
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第三章轴流压气机基元级理论
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第三章轴流压气机基元级理论
总结 1、压气机的压缩过程 2、基元级的概念 3、速度三角形的组成及参数
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第三章轴流压气机基元级理论
反动度定义：
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第三章轴流压气机基元级理论
现在航空发动机反动度0.5~0.7
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第三章轴流压气机基元级理论
运动反动度的定义： 由机械能形式的能量守恒方程有：
由静叶能量守恒方程有：

3
dp
2
2 2 c3 c2 0 2
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第三章轴流压气机基元级理论
反动度的表达式可写为：
2 2 2 w12 w2 w12 w2 w12 w2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 c2 c3 w1 w2 c2 c12 w12 w2 u (c2u c1u ) 2 2 2 2
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第二章 叶片机中的气动热力学基础
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第二章 叶片机中的气动热力学基础
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第二章 叶片机中的气动热力学基础
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第二章 叶片机中的气动热力学基础
动量矩方程：
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第二章 叶片机中的气动热力学基础
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第三章轴流压气机基元级理论
基元级速度三角形及主要参数
速度三角形（velocity triangles）的组成
C W U
C: 绝对速度 W：相对速度 U：牵连速度
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第三章轴流压气机的工作原理
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第三章轴流压气机基元级理论
决定速度三角形的主要参数 1、进口轴向分速度C1a 2、进口切向分速度C1u 3、圆周速度U
2 2 W12 W22 C2 C12 U 2 U12 Lu 2 2 2
（1）、给气流加入功叶栅中的气流动能必然发生 变化，也就是加工量体现在气流动能的变化上。 （2）三项的意义分别是：相对动能的变化量（动 叶静压的升高）、绝对动能的变化量（为静叶静压 升高做准备）、离心力做的功。
在单位时间内流过dA的气流质量为：
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用滞止参数及流量函数表示连续方程：
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如果假定过流断面参数均匀（对轴流式流体机械 来说既径向参数均匀）：
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二、能量守恒方程
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第二章 叶片机中的气动热力学基础
在气体动力学和工程热力学中已 介绍过描述气体运动的基本方程:连续 方程、能量方程、热力学第一定律方 程、动量方程和动量矩方程。
本章重点介绍上述方程在叶轮机 械中的应用。
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一、连续方程
在dt时间内流过面积dA的气体质量dm为：
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叶轮机械中气体流动过程分析 一、轴流压气机和轴流涡轮的结构特点
轴流压气机
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结构特点： 1、在轴向，静叶与动叶交 错排列。 2、在周向，几何参数相同 的叶片均匀排列。 3、存在轴向间隙。 4、存在径向间隙。
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叶栅流动的简化：

假设流动是定常的； 假设流动是轴对称的； 假定粘性作用主要在边界层中。
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§2.2 一维定常流动的基本方程
一维流动分析的作用： 1、初始阶段设计方案分析及设计参数 优化； 2、初步确定流道形状、叶片数、级数 各截面特征参数。
4、扭速△WU （△CU）
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第三章轴流压气机基元级理论
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第三章轴流压气机基元级理论
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基元级轮缘功（理论功、轮周功）
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轮缘功的表达式： 1、欧拉方程第一表达式：
Lu U (C2u C1u ) UCu
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热力学第一定律方程：
上述方程是对气体微团建立，在叶栅中气体微团从1 截面运动到2截面相应的状态参数从1变化到2：
注：状态参数变化与 坐标系无关，流体微 团与外界能量交换可 等效为热量交换。
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机械能形式的能量守恒方程：
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叶片机中的气体流动的三维特性 1、叶片机中的气体流动的三维速度分布
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二、叶片机中的气体流动的三维特性 2、叶片机中的气体流动特性




1、轴向速度变化。 2、周向速度变化。 3、径向速度变化。 4、粘性对速度的影 响。 5、可压缩性。 6、非定常流动。
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第三章轴流压气机基元级理论
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基元级中静叶作用
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基元级反动度： 气流流过基元级时动叶、静叶都对气流 有增压作用，总的静压升高确定后静压升高 在动叶和静叶的分配对基元级的加功量和效 率有较大影响。
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平面基元级
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基元级的局限性： 1、无法考虑端部损失；
2、径向参数的不均匀性；
3、多级匹配问题； 4、周向参数不均匀的问题
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（1）、式中 Cu 和 Wu常称为扭速，计算所得的 比功Lu常称为理论功或理论加功量。 （2）该式清楚池表明：基元级中加给气体的理 论功与动叶栅的圆周速度和气流流过叶栅时的扭速 成正比。 （3）在国际单位制，轮缘功的单位是J／kg
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第三章轴流压气机基元级理论
2、欧拉方程第二表达式：
目的是反映机械能（动能与压力势能）的变化，以 及流动损失对机械能变化的影响。 通过状态参数变化也能反映非绝热过程影响。
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第二章 叶片机中的气动热力学基础
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第二章 叶片机中的气动热力学基础
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机械能形式的能量守恒方 程没有显式地反映气体与外 界热量交换的情况，但对与 外界有或无热量交换的流动 过程都是适用的。气体与外 界的热量交换对压缩功或膨 胀功项有影响，进而会影响 到气体绝对和相对动能变化 量的大小。
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第三章 轴流压气机工作原理
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压缩过程的热力学图示表征
T-S图
h-S图
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第三章轴流压气机的工作原理
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滞止等熵效率Isentropic efficiency
上图给出的流管中取控制体(即开口系统)1122中的气体为 研究对，导出一维定常流的能量方程式。
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章 叶片机中的气动热力学基础
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第二章 叶片机中的气动热力学基础
注：非惯性坐标系下必须考虑所有惯性力做功，惯性力包括 离心力和哥氏力。哥氏力与相对运动速度垂直不做功。