第三章轴流压气机工作原理

第三章 轴流压气机的工作原理 压气机是燃气涡轮发动机的重要部件之一，它的作用是给燃烧室提供经过压缩的高压、高温气体。根据压气机的结构和气流流动特点，可以把它分为两种主要型式：轴流式压气机和离心式压气机。本章论述轴流式压气机的基本工作原理，重点介绍压气机基元级和压气机一级的流动特性及工作原理。 第一节 轴流压气机的增压比和效率 轴流式压气机由两大部分组成，与压气机旋转轴相联接的轮盘和叶片构成压气机的转子，外部不转动的机匣和与机匣相联接的叶片构成压气机的静子。转子上的叶片称为动叶，静子上的叶片称为静叶。每一排动叶（包括动叶安装盘）和紧随其后的一排静叶（包括机匣）构成轴流式压气机的一级。图 3－1 为一台 10 级轴流压气机，在第一级动叶前设有进口导流叶片（静叶）。 图 3－1 多级轴流压气机 压气机的增压比定义为  1ppkk （3－1） kp ：压气机出口截面的总压；1p ：压气机进口截面的总压；*号表示用滞止参数（总参数）来定义。 依据工程热力学有关热机热力循环的理论，对于燃气涡轮发动机来讲，在一定范围内，压气机出口的压力愈高，则燃气涡轮发动机的循环热效率也就愈高。近六十年来，压气机的总增压比有了很大的提高，从早期 的总增压比 3.5 左 右 ，提高到 目 前的总增压比 40 以上。 图 3－2 压气机的总增压比发展 历 程 压气机的绝热效率定义为  kadkkLL （3－2） 效率公式定义的物理意义是将气体从1p 压缩到2p ，理想的、无摩擦的绝热等熵过程所需要的机械功adkL与实际的、有摩擦的、绝热熵增过程所需要的机械功kL 之比。 p1*pk*1kadkL*kL*ad ksh* 图 3－3 压气机热力过程焓熵图 由热焓形式能量方程（2－5）式、绝热条件、等熵过程的气动关系式)1(11)(kkadkadkppTT和Rkkcp1可以得到 )1(1)(111kkkadkpadkRTkkTTcL （3－3） )1(1)(111TTRTkkTTcLkkpk （3－4） 将（3－3）和（3－4）式代入到（3－2）式，则得到 1111TTkkkkk （3－5） 效率公式（3-5）式可以用来计算多级或单级压气机的绝热效率，也可以用来计算单排转子的绝热效率，只要kp 和kT 取相应出口截面处值即可。压气机静子不对气体作功，静子的性能不能用效率公式（3-5）式衡量，静子的气动品质用总压恢复系数23反映，23＝p*静子出口/ p*静子进口 ...