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1、叶轮机械原理1课程名称：叶轮机械原理学 时：64学时课程性质：考试（闭卷）教 师：李智明单 位：动能学院涡轮机研究所21）航空燃气轮机原理（上） 彭泽琰、刘刚编著2）透平机械原理（讲义） 王仲奇参考书：n舒士甄 叶轮机械原理 清华大学出版社n徐忠 离心式压缩机原理 机械工业出版社3叶轮机械原理第一章 绪 论1、叶轮机的定义与分类 各式各样的叶轮机存在一个共同的特点叶片围绕旋转轴旋转，在叶片的旋转过程中完成了叶片机与工质（流体：气、液、二者混合物）之间的能量交换； 流体对叶片的连续绕流。4叶轮机械原理第一章 绪 论5叶轮机械原理第一章 绪 论6叶轮机械原理第一章 绪 论7叶轮机械原理第一章 绪
2、论8n主要讲授内容：n1、叶轮机械中的气动热力学基础n2、轴流压气机n3、轴流涡轮叶轮机械原理第一章 绪 论9n按照能量传递方向分类：n一种类型叶轮机的作用是将流体的机械能和n热能转换为对外界输出的机械功，这种叶轮n机有：水轮机、汽轮机、涡轮等；n另一种类型叶轮机的作用是将外界输入的机n械功转换为流体的机械能（动能和压力势n能）和热能，这种叶轮机有：鼓风机、水n泵、螺旋桨、风扇、压气机等。叶轮机械原理第一章 绪 论10n按照结构形式分类：n 根据工质的流动形式，叶轮机分为轴流式、径流式和斜流式三种形式，n上述三种形式中的任意两种的组合则称为混合式叶轮机。叶轮机械原理第一章 绪 论11叶轮机械原
3、理第一章 绪 论12叶轮机械原理第一章 绪 论轴流透平13叶轮机械原理第一章 绪 论14叶轮机械原理第一章 绪 论15n三、叶轮式流体机械研究意义：n叶轮机与能源的消耗和能源的利用密切相关；n研制各种类型的高效率、低消耗的叶轮机，可为建设节约型社会做出重要贡献。叶轮机械原理第一章 绪 论16n四、叶轮式内复杂流动：n 叶轮机通常由多级组成，而每一级中又分成n转子部分（动叶和轮毂）和静子部分（静叶和n机匣）；n 早期的压气机叶型源于飞机翼型。迄今，叶n轮机内流动的研究思路仍然可以追溯到在机翼n上首先研究成功的成果。叶轮机械原理第一章 绪 论17叶轮机械原理第一章 绪 论1）叶型不是孤立存在，它受
4、到相邻叶型的影响；平面叶栅、环形叶栅、扇形损失2）叶轮机属于旋转机械，叶片从根到尖的展向流动变化非常大； 径向平衡理论18叶轮机械原理第一章 绪 论19叶轮机械原理第一章 绪 论1）以能量转换形式区分，叶轮机械有哪两类？并举例。2）叶轮机械存在几种典型的流动形式？分别是什么？3）叶轮机内部流动的复杂性主要体现在哪些方面？20叶轮机械原理第一章 绪 论21n复习回顾：n使气体分子彼此靠近而增压的方法，常见的有下述两种：n第一种：方法是在活塞式压气机中实现的，当活塞在气缸 中向图中的右侧移动时，把一定数量的空气在、的情况下，经进气阀，吸入到气缸中，使封闭在气缸中的空气容积减少，气体分子彼此靠近，由
5、此达到压缩增压的目的。随后，增压后的空气在、的情况下，经排气阀，排出气缸，送往气储气罐。这种利用气体容积的减少来达到增压目的的压气机，通常又称为容积式压气机。n共特点是：供气压力可以提得较高，但是供气量却较小，且是周期性的断续供气，还伴随着往复运动的振动。叶轮机械原理第一章 绪 论22n第二种方法是用动力式压气机，轴流式压气机即是，它是靠高速旋转的叶片对气体做功来实现压缩增压的，故又称为动力式压气机。叶轮机械原理第一章 绪 论问题：（1）压气机是如何减小气体间分子距离，提高气体的压力的？ （2）气体压力的提高是否与工质的特性相关？23n四、燃气轮机对压气机的要求：n（1）效率高。n压气机效率的
6、高低直接影响到燃气轮机的效率。在相同压比下，提高压气机效率可增加燃气轮机的出力。n（2）单级压比高。n提高单级压比可减少压气机的级数、质量、加工量和金属消耗量。应注意在提高级压比时，可能由于叶栅负荷加大，在非设计工况中容易发生叶片脱流现象。n（3）单位面积通流能力大。n加大比流量可以缩短压气机进口叶片的高度和降低燃气机的质量，有利于解决大功率燃气轮机的压气机设计和制造的难度。叶轮机械原理第一章 绪 论24n（4）压气机特性与透平特性相匹配。n压气机的流量、功率、压比和转速在燃气轮机各工况下都能与透平的特性相适应。n（5）稳定工况区宽。n对变转速的燃气轮机尤为重要。燃气轮机各种运行工况应离压机喘振线有一定裕度。通常额定工况的喘振裕度大于10%12%。n（6）具有良好的防喘振措施。n燃气轮机在起停过程和低速运行时，如不采取措施会落在压气机的不稳定工况区内。常采取的措施是压气机级间放气、可调导（静）叶，以得到压气机工况与透平工况较好的匹配。叶轮机械原理第一章 绪 论25
