4、离心式压气机的流量特性线4、离心式压气机的流量特性线（1）离心式压气机的流量特性线(如图所示)πk＝f1(mk,nk)，ηk＝f2(mk,nk)0255075100125150175200 Flow Parameter [kg/s * sqrt(K)/MPa]1.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.63.8Pressure Ratio3445546166727876%74%72% 70% 68% 66% 64% 62%60%58%74%72%70%Isentropic EfficiencyRotor Speed Parameter [rev/sec/sqrt(K)]0255075100125150175200 Flow Parameter [kg/s * sqrt(K)/MPa]1.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.63.8Pressure Ratio3445546166727876%74%72% 70% 68% 66% 64% 62%60%58%74%72%70%Isentropic EfficiencyRotor Speed Parameter [rev/sec/sqrt(K)]由图可以看出如下特点：① 当nk一定时，随着mk↓→πk↑, 达到某一值时πk↓，同样，ηk↑，达到某一值时，ηk↓ ；② 当nk一定时，mk减至某一值时→出现喘振；③ 当nk变化时，nk↑→mk↑，πk↑↑；④ 在某个nk下，mk随着πk↓而增加，当πk降至某一值后，mk达到最大值，气流马赫数为1，此时继续降低πk，mk也不会增加，压气机出现堵塞。
2）离心压气机的通用特性因环境条件发生变化，压气机特性线会发生变化，为使压气机特性线适用不同地点和环境，可根据气体流动相似原理，用折合参数来绘制压气机特性线这样的压气机特性线称通用特性线折合流量为：折合转速为：当试验时的大气条件p0=0.1013MPa、T0=288K时，折合参数就和实际参数相同，即：mcv=mk, ncv=nk5 001.013 10 288cvkTmmp×=0 288cvkTnn=压气机的通用特性线Static Pressure 静压静压Total Pressure 总压总压Total Pressure 总压总压T ~ To温度温度Temperature T ~ To 温度温度热交换器热交换器Flow Nozzle 气流喷嘴气流喷嘴Test Compressor 压气机压气机Throttle节流阀节流阀Shaft power from drive turbine 轴的能量来自于涡轮轴的能量来自于涡轮同样需要测量大气同样需要测量大气压力压力压气机测试设备压气机测试设备5、离心式压气机特性线的实验测量5、离心式压气机特性线的实验测量Pressure ratio, Pout/Pin 压比Flow 流量节流阀最初是打开 的，流量大，出口压 力低压气机按固定转速运 行（由低速开始）Speed 1 等速线1Pressure ratio, Pout/Pin 压比Flow流量压气机按固定转速运行Speed 1 等速线1在按固定转速运行时， 节流阀逐渐关小，当阀门关 小时，气流流量减小，出口 压力增大。
流量和压力每变化一 次，我们就记录一次进口和 出口的温度以及压力值，有 了这些数据就可以计算效率 和压比Pressure ratio, Pout/Pin 压比Flow流量压气机按固定转速运行Speed 1 等速线1 ‘Surge’ 喘振节流阀继续关小，直 至流量小到使压气机开 始不稳定工作或者发生 喘振 发生喘振时压力会发 生波动，通过检测压力 波动我们就可知道是否 发生了喘振Pressure ratio, Pout/Pin 压比Flow流量压气机按固定转速运行Speed 1 等速线1在进气压力波动前的 瞬间，记录下此刻的流量 值 然后按这个流量后退 10%，得出一个流量 值，这个流量值就是等速 线上的“喘振流量”； 安装该喘振流量，进 行压气机实验，得到相应 的压气机进口压力，温度 值压比Flow流量Speed 1 等速线1Speed 2 等速线2Speed 3 等速线3最初的低等速线走完之后， 压气机转速上升，沿更高的一个 新等速线运行 等速线愈多=压比范围愈大压气机在固定转速线上运行 的过程都相同， 例如，节流阀开启时=大流 量，节流阀关小时=高压力，低流 量最终，气流到达不稳定状态 或发生喘振压比Flow流量Speed 1 等速线1Speed 2 等速线2Speed 3 等速线3 把每条等速线上的喘 振点连在一起就形成 了“喘振线”。
压比Flow流量Speed 1 等速线1Speed 2 等速线2Speed 3 等速线3 把每条等速线上的喘 振点连在一起就形成 了“喘振线”连接等效率点就形成 了等效率曲线80%78%0255075100125150175200 Flow Parameter [kg/s * sqrt(K)/MPa]1.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.63.8Pressure RatioSurgeHeartChoke Oil Leakage Thrust Bearing FailureExcess Rotor Speed (application dependent) (temperature dependent)0255075100125150175200 Flow Parameter [kg/s * sqrt(K)/MPa]1.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.63.8Pressure RatioSurgeHeartChoke Oil Leakage Thrust Bearing FailureExcess Rotor Speed (application dependent) (temperature dependent)压缩比流量参数压缩比流量参数阻塞漏油 止推轴承故障中心喘振超速 (与应用有关) (与温度有关)压气机为什么会喘振？压气机特性曲线形状为什么如下图？由于压气机内空气流动导致。
三、离心式压气机中的空气流动三、离心式压气机中的空气流动1. 空气在叶轮中的流动空气在叶轮内的运动是圆周运动与相对于叶片径向运动的复合运动经常用叶轮进、出口速度三角形来分析复合运动压气机叶片分流叶片全叶片压气机叶轮轮毂进气口开式叶片边缘（外轮廓）出气口涡轮转子压气机叶片分流叶片全叶片压气机叶轮轮毂进气口开式叶片边缘（外轮廓）出气口涡轮转子入口速度三角形入口速度三角形径向一圈， 展开喘振分离区， 低压区高压区 （小流量时）出口速度三角形出口速度三角形120060 Flow Parameter [kg/s * sqrt(K)/MPa]1.01.62.22.83.44.04.6Compressor Pressure Ratio120060 Flow Parameter [kg/s * sqrt(K)/MPa]1.01.62.22.83.44.04.6Compressor Pressure Ratio喘振是与进气停滞和叶轮出口气 流回流有关的的复杂现象喘振是与进气停滞和叶轮出口气 流回流有关的的复杂现象气流沿着叶片进气角度流入同样速度下，当质量流量减小时，进气轴向速 度降低，气流流向偏离叶片进气角，最终像飞 机机翼沿着大的迎角飞行一般，气流在叶片上 表面“失速”流量合适时，叶轮出口处气流有 足够的动量克服径向递增的压力 进入扩气器,同样速度下，当质量流量减小 时，切向速度增大，最终在径向 因动量不足而无法进入扩压器， 这样的结果就使出口处气流回流0255075100125150175200 Flow Parameter [kg/s * sqrt(K)/MPa]1.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.63.8Pressure RatioSurgeHeartChoke Oil Leakage Thrust Bearing FailureExcess Rotor Speed (application dependent) (temperature dependent)0255075100125150175200 Flow Parameter [kg/s * sqrt(K)/MPa]1.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.63.8Pressure RatioSurgeHeartChoke Oil Leakage Thrust Bearing FailureExcess Rotor Speed (application dependent) (temperature dependent)压缩比流量参数压缩比流量参数阻塞漏油 止推轴承故障中心喘振超速 (与应用有关) (与温度有关)压气机为什么会喘振？2. 压气机叶轮中的流动损失（1）导风轮中的损失；主要是气流的摩擦损失、出现超声速时的波阻损失以及撞击和分离损失；流量越大，摩擦损失越大；偏离设计流量越远，撞击和分离损失越大。
2）气流在叶轮中由轴向转为径向流动所产生的损失；流量越大，损失越大3）叶轮径向流道部分的摩擦损失与分离损失（4）径向旋流损失：当空气流量与偏离设计流量时，在空气的惯性作用下叶片通道内存在着图（a）所示气流转动，称为惯性漩流，可以由速度叠加方法来解释叶片通道内速度的叠加 （a）环流速度 （b）径向速度 （c）叠加速度 （d）气体压力离心式压气机叶轮内的气流模型（4）切向旋流损失： 气流压力在叶片内通道内不均匀分布，使得同一叶片两边的气流压力不同，这种压力差使半开式叶轮与壳体的轴向 间隙中产生自高压区（工作面）向低压区流动，高压区以“ ＋”表示，低压区则以“－”表示，非设计工况工作时，都存在径向旋流和切向旋流，这些旋流增大了流动的阻力，削弱了叶轮对增压器的做功能力压气机特性曲线形状为什么如下图？3. 空气在无叶扩压器中的流动（1）流动迹线在无叶扩压器中气流的速度是随所处的位置的直径的增加而降低，c的下降意味着静压力的提高，因此，无叶扩压器进、出口速度之比标志着它的扩压能力，称为扩压器速度比，c3/c2=D2/D3＜1，由此无叶扩压器主要靠增大直径来提高空气的静压力能空气在无叶扩压器中的流动（2）无叶扩压器的优缺点：无叶扩压器具有结构简单、制造容易而且使压气机的流量范围较宽等优点，但在同样减速比条件下，无叶扩压器的尺寸较大；气流的运动路程较长，摩擦损失大，以及受压气机叶轮出口速度分布不均匀的影响，无叶扩压进口的气流速度及方向亦不均匀，导致较大的气流混合损失等。
4. 空气在叶片扩压器中的流动（1）叶片扩压器的结构（2）空气在叶片扩压器中的流动：叶片扩压器的效率较高，主要原因是安装叶片后，一方面有整流作用，使气流趋于均匀，减少了混合损失，另一方面缩短了空气在扩压器中的行程，减少了摩擦阻力损失比较无叶扩压器与有叶扩压器的减速比，在同样直径密度之比时，叶片扩压器的减速比大于无叶扩压器的，即叶片扩压器的扩压能力较大，如果要求同样的扩压能力，则叶片扩压器的尺寸小于无叶扩压器尺寸，。