1、熱力葉輪機械原理（1）XJTU 西安交通大學(xué)西安交通大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院 動力機械及工程系動力機械及工程系 王新軍王新軍 熱力葉輪機械原理熱力葉輪機械原理Principle of Thermal Turbomachinery熱力葉輪機械原理（1）XJTU1.6 葉柵氣流特性葉柵氣流特性 實際流動導(dǎo)致汽流在葉柵通道內(nèi)的流動有損失：實際流動導(dǎo)致汽流在葉柵通道內(nèi)的流動有損失： 損失的大小損失的大小是通過速度系數(shù)是通過速度系數(shù) 和和 來體現(xiàn)的；來體現(xiàn)的； 和和 是表示粘性力對理想流動的影響，是表示粘性力對理想流動的影響， 是一個是一個總體影響的表征總體影響的表征； 沒有深入說明沒

2、有深入說明流動損失產(chǎn)生的流動損失產(chǎn)生的原因原因、影響損失影響損失 的的因素因素以及以及損失產(chǎn)生的物理損失產(chǎn)生的物理本質(zhì)本質(zhì)。 熱力葉輪機械原理（1）XJTU 葉型葉型 型線型線 葉型中線葉型中線 葉型前緣點葉型前緣點 葉型后緣點葉型后緣點 葉型弦長葉型弦長 彎曲角彎曲角 出口邊厚度出口邊厚度 等截面葉片等截面葉片 變截面葉片變截面葉片1 1）葉柵）葉柵/ /葉片的葉片的幾何參數(shù)幾何參數(shù) 一、葉柵的型式及幾何參數(shù)一、葉柵的型式及幾何參數(shù) 葉片的截面形狀。葉片的截面形狀。 葉型周線（輪廓線）。葉型周線（輪廓線）。 葉型內(nèi)各內(nèi)切圓圓心的軌跡線。葉型內(nèi)各內(nèi)切圓圓心的軌跡線。 葉型中線的前端點。葉型中線

3、的前端點。 葉型中線的后端點。葉型中線的后端點。 葉型前緣點與后緣點間的距離。葉型前緣點與后緣點間的距離。 葉型中線兩端點處切線的夾角。葉型中線兩端點處切線的夾角。 葉型尾部出汽邊的厚度。葉型尾部出汽邊的厚度。 葉片型線沿葉高不變的葉片。葉片型線沿葉高不變的葉片。 葉片型線沿葉高變化的葉片。葉片型線沿葉高變化的葉片。 熱力葉輪機械原理（1）XJTU 葉柵平均直徑：葉柵平均直徑： 葉片高度葉片高度: : 相對葉高相對葉高: : 葉柵節(jié)距葉柵節(jié)距: : 相對節(jié)距相對節(jié)距: : 葉片安裝角葉片安裝角: : 葉片的進口幾何角葉片的進口幾何角: : 葉片的出口幾何角葉片的出口幾何角: : 葉柵寬度葉柵寬

4、度: : 葉柵進、中間、出口通道的寬度葉柵進、中間、出口通道的寬度: :葉片弦長、葉高、型線葉片弦長、葉高、型線平均直徑、節(jié)距、安裝角平均直徑、節(jié)距、安裝角葉片中間截面的直徑。葉片中間截面的直徑。葉片通流部分高度。葉片通流部分高度。葉高與弦長的比值。葉高與弦長的比值。葉柵中相鄰兩葉片對應(yīng)點的距離。葉柵中相鄰兩葉片對應(yīng)點的距離。節(jié)距與弦長的比值。節(jié)距與弦長的比值。葉型弦線與葉柵額線的夾角。葉型弦線與葉柵額線的夾角。葉型中線前端點切線與額線的夾角。葉型中線前端點切線與額線的夾角。葉型中線后端點切線與額線的夾角。葉型中線后端點切線與額線的夾角。葉柵前、后回轉(zhuǎn)面間的距離。葉柵前、后回轉(zhuǎn)面間的距離。三處

5、內(nèi)切圓的直徑。三處內(nèi)切圓的直徑。 確定了葉片的確定了葉片的大小大小、形狀形狀 確定了葉片的確定了葉片的相對位置相對位置熱力葉輪機械原理（1）XJTU2 2）氣動參數(shù)）氣動參數(shù)表示方向表示方向： 氣流進、出汽角（氣流進、出汽角（ ） 葉柵進、出口氣流方向與葉柵額線的夾角。葉柵進、出口氣流方向與葉柵額線的夾角。2110、 沖角（攻角）沖角（攻角） 葉柵進口幾何角與氣流角的差值。葉柵進口幾何角與氣流角的差值。 00gi噴管噴管： 動葉動葉： 11gi熱力葉輪機械原理（1）XJTU表示大小表示大小： 氣流速度：氣流速度： 葉柵進、出口的氣流絕對速度葉柵進、出口的氣流絕對速度 或相對氣流速度或相對氣流速

6、度 。 cw 氣流馬赫數(shù)：氣流馬赫數(shù)：acM 氣流雷諾數(shù)：氣流雷諾數(shù)： （ ） cbRewbRe 速比：速比： （ ）11cux aacux 熱力葉輪機械原理（1）XJTU二、葉柵損失及葉柵實驗二、葉柵損失及葉柵實驗1 1）葉柵能量損失的構(gòu)成）葉柵能量損失的構(gòu)成 型面損失型面損失： 葉型表面上產(chǎn)生的損失葉型表面上產(chǎn)生的損失 端部損失端部損失： 葉柵通道上、下兩端面處產(chǎn)生的損失葉柵通道上、下兩端面處產(chǎn)生的損失 沖波損失沖波損失： 在近音速和超音速氣流中產(chǎn)生的波損在近音速和超音速氣流中產(chǎn)生的波損 熱力葉輪機械原理（1）XJTU2 2）葉柵能量）葉柵能量損失的衡量損失的衡量（兩種方法（兩種方法 ）：

7、）： 葉柵能量損失系數(shù)：葉柵能量損失系數(shù)： *1snnhh*2sbbhh 葉柵速度系數(shù)：葉柵速度系數(shù)： scc11sww22能量損失系數(shù)與速度系數(shù)的能量損失系數(shù)與速度系數(shù)的互相轉(zhuǎn)換互相轉(zhuǎn)換：n1b1熱力葉輪機械原理（1）XJTU 圖圖1.29 1.29 平面葉柵風(fēng)洞實驗臺示意圖平面葉柵風(fēng)洞實驗臺示意圖 3 3）葉柵試驗）葉柵試驗 試驗葉柵試驗葉柵測點測點測測 點點網(wǎng)網(wǎng)格格加速段加速段熱力葉輪機械原理（1）XJTU實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容: : 葉型表面葉型表面壓力分布壓力分布 葉柵出口截面各點的葉柵出口截面各點的速度速度 葉柵出口氣流的實際葉柵出口氣流的實際方向方向目的：目的：分析分析葉柵中損失產(chǎn)生的

8、位置和原因，葉柵中損失產(chǎn)生的位置和原因， 確定確定改進改進葉型幾何結(jié)構(gòu)，葉型幾何結(jié)構(gòu)，減少減少流動損失，流動損失， 提高提高葉柵流動效率。葉柵流動效率。目的：目的：確定確定氣流流線上的速度大小及流動損失，氣流流線上的速度大小及流動損失， 獲得獲得葉柵通道內(nèi)的葉柵各項損失和總損失。葉柵通道內(nèi)的葉柵各項損失和總損失。目的：目的：確定確定氣流出口角度隨各參數(shù)的變化規(guī)律。氣流出口角度隨各參數(shù)的變化規(guī)律。熱力葉輪機械原理（1）XJTU三、壓力分布曲線三、壓力分布曲線橫坐標：葉型表面各測點的相對位置橫坐標：葉型表面各測點的相對位置 縱坐標：葉型表面壓力系數(shù)縱坐標：葉型表面壓力系數(shù) 2211ssicppp靜

9、葉：靜葉： 動葉：動葉： 2222ssicppp熱力葉輪機械原理（1）XJTU(a) 膨脹式葉柵壓力分布曲線 理想情況理想情況下（如虛線所示）：下（如虛線所示）： 駐點：速度為零，壓力系數(shù)：駐點：速度為零，壓力系數(shù)：1p 離開駐點：壓力沿葉柵的背面和腹面均勻下降，離開駐點：壓力沿葉柵的背面和腹面均勻下降， 出口壓力系數(shù)：出口壓力系數(shù)： ; ;速度逐漸增大。速度逐漸增大。0p 實際情況實際情況下（如實線所示）：下（如實線所示）： 駐點：壓力系數(shù)駐點：壓力系數(shù)1p背弧壓力系數(shù)：背弧壓力系數(shù)： 快速下降；快速下降； 緩慢變化；緩慢變化； 快速下降至過度；快速下降至過度； 恢復(fù)至恢復(fù)至0p熱力葉輪機械

10、原理（1）XJTU圖圖1.30 1.30 沖擊式葉柵的壓力分布曲線沖擊式葉柵的壓力分布曲線熱力葉輪機械原理（1）XJTU圖圖1.31 1.31 沖擊式葉柵表面的壓力分布圖沖擊式葉柵表面的壓力分布圖 葉型表面壓力矢量圖葉型表面壓力矢量圖 說明：說明： 葉片背面至腹面的兩相應(yīng)點之間，葉片背面至腹面的兩相應(yīng)點之間， 存在一個壓力梯度，氣流對葉柵作功的來源；存在一個壓力梯度，氣流對葉柵作功的來源； 氣流在進口斜切部分有一個擴壓段，流動效率較低。氣流在進口斜切部分有一個擴壓段，流動效率較低。熱力葉輪機械原理（1）XJTU四、型面損失和沖波損失四、型面損失和沖波損失 型面損失：葉型表面附近產(chǎn)生的損失。型面

11、損失：葉型表面附近產(chǎn)生的損失。 葉型表面邊界層中的葉型表面邊界層中的摩擦損失摩擦損失； 邊界層脫離葉片表面形成的邊界層脫離葉片表面形成的渦流損失渦流損失； 葉片出口邊（尾跡區(qū)）產(chǎn)生的葉片出口邊（尾跡區(qū)）產(chǎn)生的渦流損失渦流損失。 圖圖1.26 1.26 葉型表面邊界層示意圖葉型表面邊界層示意圖 圖圖1.27 1.27 葉柵尾跡區(qū)示意圖葉柵尾跡區(qū)示意圖 熱力葉輪機械原理（1）XJTU 葉型表面邊界層中的葉型表面邊界層中的摩擦損失摩擦損失 原因：粘性摩擦阻力原因：粘性摩擦阻力 位置：整個葉片表面附近位置：整個葉片表面附近 邊界層脫離葉片表面形成的邊界層脫離葉片表面形成的渦流損失渦流損失； 原因：擴壓

12、流動，邊界層脫離壁面，形成渦流。原因：擴壓流動，邊界層脫離壁面，形成渦流。 位置：擴壓段區(qū)域，主要在葉型背面接近出口邊處。位置：擴壓段區(qū)域，主要在葉型背面接近出口邊處。 邊界層邊界層主流場主流場渦流渦流熱力葉輪機械原理（1）XJTU 葉片出口邊（尾跡區(qū)）產(chǎn)生的葉片出口邊（尾跡區(qū)）產(chǎn)生的渦流損失渦流損失。 原因：葉片出口邊兩股氣流匯合，形成旋渦。原因：葉片出口邊兩股氣流匯合，形成旋渦。位置：葉柵出口后的一段區(qū)域位置：葉柵出口后的一段區(qū)域 沖波沖波損失：葉柵通道內(nèi)局部發(fā)生激波，導(dǎo)致波損。損失：葉柵通道內(nèi)局部發(fā)生激波，導(dǎo)致波損。 位置：激波產(chǎn)生的區(qū)域位置：激波產(chǎn)生的區(qū)域 原因：葉柵通道內(nèi)局部發(fā)生激波

13、，導(dǎo)致波損。原因：葉柵通道內(nèi)局部發(fā)生激波，導(dǎo)致波損。 渦流渦流熱力葉輪機械原理（1）XJTU 型面損失的影響因素型面損失的影響因素 葉葉 幾幾柵柵 何何主主 參參要要 數(shù)數(shù) 氣氣 特特流流 性性 加工工藝：加工工藝： 葉柵類型（膨脹式葉柵類型（膨脹式/ /沖動式葉柵）沖動式葉柵） 葉型進、出口幾何角（葉型進、出口幾何角（ ） gggg2110、 節(jié)距節(jié)距 （相對節(jié)距（相對節(jié)距 ） tt 安裝角（安裝角（ ） ss/ 葉片出口邊厚度（葉片出口邊厚度（ ） 氣流馬赫數(shù)氣流馬赫數(shù) M、氣流雷諾數(shù)、氣流雷諾數(shù) Re 氣流進口角氣流進口角 ( (攻角攻角 ) ) 10、00gi 氣流湍流度氣流湍流度 葉

14、型表面加工的粗糙度葉型表面加工的粗糙度 )Re(、粗糙度、葉柵型式等、Mtspp熱力葉輪機械原理（1）XJTU圖圖1.34 1.34 膨脹式葉柵壓力分布曲線及損失系數(shù)膨脹式葉柵壓力分布曲線及損失系數(shù)主要影響型面損失的因素：主要影響型面損失的因素： 結(jié)論：結(jié)論： 葉型進口汽流角最佳值為葉型進口汽流角最佳值為9090。 當(dāng)進口汽流角在當(dāng)進口汽流角在 范圍變化時，范圍變化時， 壓力分布變化不大，對型面損失的影響較小。壓力分布變化不大，對型面損失的影響較小。 3090 當(dāng)進口汽流角下降到當(dāng)進口汽流角下降到4545時，擴壓段增大，型面損失增大。時，擴壓段增大，型面損失增大。 葉型進口氣流角度葉型進口氣流

15、角度 / /攻角攻角 的影響的影響10、i熱力葉輪機械原理（1）XJTU 葉柵相對節(jié)距葉柵相對節(jié)距 對型面損失的影響對型面損失的影響 t結(jié)論：結(jié)論： 存在一個存在一個最佳相對節(jié)距最佳相對節(jié)距 ，型面損失系數(shù)達到最小值。，型面損失系數(shù)達到最小值。 optt)( 當(dāng)當(dāng) 時，流量增大；背弧擴壓段增大；邊界層增厚，時，流量增大；背弧擴壓段增大；邊界層增厚， 甚至脫離；型面損失系數(shù)增大。甚至脫離；型面損失系數(shù)增大。 opttt)( 當(dāng)當(dāng) 時，背弧擴壓段減小，邊界層中的損失減小；時，背弧擴壓段減小，邊界層中的損失減小； 邊界層及尾跡區(qū)在葉柵通道比例增大，型面損失系數(shù)增大。邊界層及尾跡區(qū)在葉柵通道比例增大，

16、型面損失系數(shù)增大。opttt)(圖圖1.35 1.35 葉型損失系數(shù)與相對節(jié)距的關(guān)系曲線葉型損失系數(shù)與相對節(jié)距的關(guān)系曲線 沖動式?jīng)_動式 反動式反動式 熱力葉輪機械原理（1）XJTU圖圖1.36 1.36 馬赫數(shù)對葉型損失系數(shù)的影響馬赫數(shù)對葉型損失系數(shù)的影響 氣流馬赫數(shù)氣流馬赫數(shù)M 對型面損失的影響對型面損失的影響 結(jié)論：結(jié)論： 在在 下，隨馬赫數(shù)的增大，邊界層減薄，下，隨馬赫數(shù)的增大，邊界層減薄， 擴壓段減少，型面損失系數(shù)減少到最小值。擴壓段減少，型面損失系數(shù)減少到最小值。 4 . 03 . 0M 在在 下，葉柵通道內(nèi)局部發(fā)生超音速，產(chǎn)生沖波下，葉柵通道內(nèi)局部發(fā)生超音速，產(chǎn)生沖波 損失；且沖波

17、可能導(dǎo)致邊界層脫離，使尾跡區(qū)損失增大。損失；且沖波可能導(dǎo)致邊界層脫離，使尾跡區(qū)損失增大。 optMM)( 隨馬赫數(shù)著的進一步增大，激波后壓力高于葉柵出口壓力，隨馬赫數(shù)著的進一步增大，激波后壓力高于葉柵出口壓力， 可以改善背弧出口邊附近的流動，總損失也隨之下降。可以改善背弧出口邊附近的流動，總損失也隨之下降。 熱力葉輪機械原理（1）XJTU五、五、端部次流損失端部次流損失1 1）端部損失產(chǎn)生的原因和位置）端部損失產(chǎn)生的原因和位置 葉柵通道的四個組成表面：葉柵通道的四個組成表面：葉型背面葉型背面葉片上端面葉片上端面相鄰葉型腹面相鄰葉型腹面葉片下端面葉片下端面熱力葉輪機械原理（1）XJTU 葉柵通道

18、上、下兩端面邊界層中的葉柵通道上、下兩端面邊界層中的摩擦損失摩擦損失 葉柵通道上、下兩端部產(chǎn)生的葉柵通道上、下兩端部產(chǎn)生的渦流損失渦流損失（次流損失次流損失）。）。 端部損失：端部損失：葉柵通道葉柵通道上、下兩端面上、下兩端面處產(chǎn)生的能量損失。處產(chǎn)生的能量損失。 原因：汽流在葉柵通道原因：汽流在葉柵通道上、下兩端面上、下兩端面形成邊界層。形成邊界層。 由于粘性摩擦而產(chǎn)生能量損失。由于粘性摩擦而產(chǎn)生能量損失。 位置：葉柵通道的上、下兩個端面附近。位置：葉柵通道的上、下兩個端面附近。 原因：葉柵上、下兩端形成的兩個旋渦區(qū)，原因：葉柵上、下兩端形成的兩個旋渦區(qū)， 引起可觀的能量損失引起可觀的能量損失

19、次流損失。次流損失。 位置：葉柵通道的上、下兩個端部渦流區(qū)域。位置：葉柵通道的上、下兩個端部渦流區(qū)域。 熱力葉輪機械原理（1）XJTU(a) (a) 雙旋渦示意圖雙旋渦示意圖 (b) (b) 邊界層和壓力分布示意圖邊界層和壓力分布示意圖1-1-內(nèi)弧；內(nèi)弧； 2-2-背弧；背弧； 3-3-壓力圖；壓力圖； 4-4-邊界層增厚區(qū)；邊界層增厚區(qū)； 5-5-雙旋渦雙旋渦圖圖1.37 1.37 葉柵中的次流圖譜葉柵中的次流圖譜熱力葉輪機械原理（1）XJTU葉型損失葉型損失二次流損失二次流損失圖圖1.37 1.37 葉柵中二次流示意圖葉柵中二次流示意圖熱力葉輪機械原理（1）XJTU二次流損失：模型二次流損

20、失：模型1熱力葉輪機械原理（1）XJTU二次流損失：模型二次流損失：模型2熱力葉輪機械原理（1）XJTU二次流損失：模型二次流損失：模型3熱力葉輪機械原理（1）XJTU二次流損失：模型二次流損失：模型4熱力葉輪機械原理（1）XJTU圖圖1.38 1.38 葉柵中總損失系數(shù)沿葉片高度的分布葉柵中總損失系數(shù)沿葉片高度的分布 2 2）端部損失）端部損失的計算的計算 二次流二次流損失系數(shù)損失系數(shù)端壁邊界層端壁邊界層損失系數(shù)損失系數(shù)型型 面面損失系數(shù)損失系數(shù)熱力葉輪機械原理（1）XJTU葉柵損失系數(shù)葉柵損失系數(shù) = = 型面（含沖波）損失系數(shù)型面（含沖波）損失系數(shù) + + 端部損失系數(shù)端部損失系數(shù)ep葉

21、高平均葉高平均損失系數(shù)損失系數(shù) ldlll0)(pe葉高平均葉高平均端部損失端部損失系系 數(shù)數(shù) pe葉柵速度系數(shù)：葉柵速度系數(shù)： （噴管）（噴管） （動葉）（動葉）n1b1熱力葉輪機械原理（1）XJTU3 3）端部）端部二次流損失的二次流損失的主要影響因素主要影響因素 相對葉高相對葉高 對端部損失的影響對端部損失的影響l當(dāng)當(dāng)極限ll 當(dāng)當(dāng)極限ll 當(dāng)當(dāng)極限ll ：上、下兩個端部旋渦正好匯合；：上、下兩個端部旋渦正好匯合；：端部二次流結(jié)構(gòu)不會發(fā)生任何變化。端部二次流結(jié)構(gòu)不會發(fā)生任何變化。 端部損失的絕對值保持不變。端部損失的絕對值保持不變。 端部損失系數(shù)平均值端部損失系數(shù)平均值反比于反比于葉高。

22、葉高。：上、下兩個旋渦互相重疊、干擾和強化。上、下兩個旋渦互相重疊、干擾和強化。 端部損失絕對值和平均值都增大。端部損失絕對值和平均值都增大。 端部損失系數(shù)隨葉高減小急劇增大。端部損失系數(shù)隨葉高減小急劇增大。熱力葉輪機械原理（1）XJTU 葉柵型式對端部損失的影響葉柵型式對端部損失的影響結(jié)論：結(jié)論：膨脹式膨脹式葉柵的端部損失葉柵的端部損失 沖動式?jīng)_動式葉柵的端部損失葉柵的端部損失 原因：原因： 沖動式葉柵的轉(zhuǎn)角和厚度較大，沖動式葉柵的轉(zhuǎn)角和厚度較大， 汽流產(chǎn)生的離心力強，汽流產(chǎn)生的離心力強， 使葉型腹面壓力遠大于背面壓力，使葉型腹面壓力遠大于背面壓力， 造成強烈的二次流，渦流損失大。造成強烈的

23、二次流，渦流損失大。 沖動式葉柵出口擴壓段大，沖動式葉柵出口擴壓段大， 邊界層厚度增大，汽流分離情況嚴重，邊界層厚度增大，汽流分離情況嚴重， 相應(yīng)的能量損失也大。相應(yīng)的能量損失也大。熱力葉輪機械原理（1）XJTU六、六、葉柵出口氣流角葉柵出口氣流角 （ ） 12主要影響因素：主要影響因素： 葉柵相對節(jié)距葉柵相對節(jié)距 對出口氣流角的影響對出口氣流角的影響 t 葉型安裝角葉型安裝角 （ ）對出口氣流角的影響）對出口氣流角的影響 ss結(jié)論結(jié)論：葉型安裝角葉型安裝角 出口汽流角正比增大出口汽流角正比增大 馬赫數(shù)馬赫數(shù) M 出口氣流角的影響出口氣流角的影響結(jié)論結(jié)論： 在在MMcr時，時，M 出口汽流角出

24、口汽流角 結(jié)論結(jié)論：相對節(jié)距：相對節(jié)距 出口汽流角出口汽流角 （ ） 12t熱力葉輪機械原理（1）XJTU七、七、環(huán)形葉柵及其損失環(huán)形葉柵及其損失 1 1）環(huán)形葉柵的）環(huán)形葉柵的特點及損失特點及損失 環(huán)形葉柵的相對節(jié)距環(huán)形葉柵的相對節(jié)距 不是一個常數(shù)，不是一個常數(shù)， 而是隨半徑成正比的增大。而是隨半徑成正比的增大。btt/ 帶來額外流動損失帶來額外流動損失 環(huán)形葉柵中汽流的運動軌跡是螺旋形運動環(huán)形葉柵中汽流的運動軌跡是螺旋形運動 帶來額外流動損失帶來額外流動損失 環(huán)形損失環(huán)形損失：環(huán)形葉柵中產(chǎn)生的額外損失（損失增加部分）：環(huán)形葉柵中產(chǎn)生的額外損失（損失增加部分） 熱力葉輪機械原理（1）XJTU

25、2 2）環(huán)形損失的計算）環(huán)形損失的計算 經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式： 2)(7 . 0mrdl說明說明：當(dāng)徑高比：當(dāng)徑高比 時，時， 在總損失系數(shù)中所占比例很小，可以忽略；在總損失系數(shù)中所占比例很小，可以忽略； 當(dāng)徑高比當(dāng)徑高比 時，時， 在總損失系數(shù)中所占比例大，在總損失系數(shù)中所占比例大， 應(yīng)考慮環(huán)形損失的影響。應(yīng)考慮環(huán)形損失的影響。10/ ldmr10/ ldmr熱力葉輪機械原理（1）XJTU圖圖1.39 1.39 環(huán)形葉柵總損失隨徑高比的變化曲線環(huán)形葉柵總損失隨徑高比的變化曲線 ldmep 0 5 10 0 5 10 15 20 25 15 20 25 0.10.10.080.080.060.06

26、0.040.040.020.020 0r熱力葉輪機械原理（1）XJTU1.7 葉柵試驗數(shù)據(jù)的應(yīng)用葉柵試驗數(shù)據(jù)的應(yīng)用 一、試驗數(shù)據(jù)的表達方式一、試驗數(shù)據(jù)的表達方式 平面葉柵空氣動力特性指標與影響因素平面葉柵空氣動力特性指標與影響因素 型面損失型面損失 端部損失端部損失 出口汽流角出口汽流角 特特性性指指標標影影響響因因素素 葉柵相對節(jié)距葉柵相對節(jié)距 葉柵相對葉高葉柵相對葉高 安裝角安裝角 tl）（ss熱力葉輪機械原理（1）XJTU 葉柵試驗數(shù)據(jù)葉柵試驗數(shù)據(jù)表達方法表達方法1 1 （三幅主曲線圖（三幅主曲線圖 + + 二幅修正曲線圖）二幅修正曲線圖） 主主曲曲線線圖圖 葉柵出口汽流角曲線圖：葉柵出

27、口汽流角曲線圖： ),(11st 葉柵型面損失系數(shù)曲線圖：葉柵型面損失系數(shù)曲線圖： ),(sppt 葉柵端部損失系數(shù)曲線圖：葉柵端部損失系數(shù)曲線圖： ),1(seel),1(tlee輔輔助助曲曲線線 葉柵出口汽流馬赫數(shù)葉柵出口汽流馬赫數(shù)M 對損失系數(shù)的修正曲線對損失系數(shù)的修正曲線 葉柵進口汽流角（攻角）對損失系數(shù)的修正曲線葉柵進口汽流角（攻角）對損失系數(shù)的修正曲線 熱力葉輪機械原理（1）XJTU 葉柵試驗數(shù)據(jù)葉柵試驗數(shù)據(jù)表達方法表達方法2 2 （二幅主曲線圖（二幅主曲線圖 + + 三幅修正曲線圖）三幅修正曲線圖） 主主曲曲線線圖圖 葉柵出口汽流角曲線圖：葉柵出口汽流角曲線圖： ),(11st

28、葉柵總損失系數(shù)曲線圖：葉柵總損失系數(shù)曲線圖： ),1(snnl輔輔助助曲曲線線 葉柵出口汽流馬赫數(shù)葉柵出口汽流馬赫數(shù) 對對 損失系數(shù)的修正曲線：損失系數(shù)的修正曲線： )(11Mkk 葉柵進口汽流角（攻角）葉柵進口汽流角（攻角） 對損失系數(shù)的修正曲線：對損失系數(shù)的修正曲線： )(022kk 葉柵相對節(jié)距對損失系數(shù)的修正曲線：葉柵相對節(jié)距對損失系數(shù)的修正曲線： )(33tkk 熱力葉輪機械原理（1）XJTU圖圖1.40 1.40 國產(chǎn)國產(chǎn)HQ葉型及動力特性曲線葉型及動力特性曲線 HQ-1（動葉）HQ-2（靜葉）熱力葉輪機械原理（1）XJTU圖圖1.41 1.41 原蘇聯(lián)的葉型及動力特性曲線原蘇聯(lián)的

29、葉型及動力特性曲線 P-3021A型（動葉）C-9012A型（靜葉）熱力葉輪機械原理（1）XJTU二、試驗數(shù)據(jù)的應(yīng)用二、試驗數(shù)據(jù)的應(yīng)用 選擇噴管葉柵和動葉柵的型式，并確定兩個葉柵選擇噴管葉柵和動葉柵的型式，并確定兩個葉柵 的葉片高度；的葉片高度； 透平級的熱力計算（包括：級速度三角形計算、透平級的熱力計算（包括：級速度三角形計算、 輪周功率和輪周效率等的計算輪周功率和輪周效率等的計算）。）。兩方面工作：兩方面工作： 計算特點：計算特點： 葉柵型式葉柵型式選擇受到選擇受到 級氣動參數(shù)級氣動參數(shù) 的影響；的影響； 熱力計算熱力計算 又需要葉柵的又需要葉柵的 特性試驗曲線特性試驗曲線； 整個熱力設(shè)計

30、過程是一個整個熱力設(shè)計過程是一個迭代過程迭代過程。熱力葉輪機械原理（1）XJTU1 1）透平級的熱力設(shè)計參數(shù)）透平級的熱力設(shè)計參數(shù)直接給定直接給定的參數(shù)的參數(shù) 選選 定定的參數(shù)的參數(shù) 透平級的進口蒸汽狀態(tài)參數(shù)：透平級的進口蒸汽狀態(tài)參數(shù)： 000ctp、 透平級的出口壓力：透平級的出口壓力： 2p 透平級的轉(zhuǎn)速：透平級的轉(zhuǎn)速：n 透平級的流量或功率：透平級的流量或功率：）（NG 透平級的反動度：透平級的反動度： 透平級的速比：透平級的速比：11cux 噴管出口汽流角度噴管出口汽流角度：1 動葉出口汽流角度動葉出口汽流角度：2熱力葉輪機械原理（1）XJTU計算確定的參數(shù)：計算確定的參數(shù)： 氣動參數(shù)

31、：速度三角形；氣動參數(shù)：速度三角形； 輪周功率和輪周效率計算；輪周功率和輪周效率計算； 內(nèi)功率和內(nèi)效率等的計算。內(nèi)功率和內(nèi)效率等的計算。 幾何參數(shù)：噴管和動葉的葉型；幾何參數(shù)：噴管和動葉的葉型； 透平級的平均直徑；透平級的平均直徑； 噴管和動葉的葉片高度；噴管和動葉的葉片高度； 部分進汽度部分進汽度 熱力葉輪機械原理（1）XJTU2 2）透平級的熱力設(shè)計過程（初步計算）透平級的熱力設(shè)計過程（初步計算迭代計算）迭代計算） 初步計算：初步計算： 初步選取噴管葉柵和動葉葉柵的速度系數(shù)初步選取噴管葉柵和動葉葉柵的速度系數(shù) 11 確定噴管出口汽流速度確定噴管出口汽流速度c c1 1 sshc)1 (21

32、scc11 確定級的平均直徑確定級的平均直徑dm 6011ndcucumnudm60熱力葉輪機械原理（1）XJTU 透平級速度三角形計算透平級速度三角形計算 確定：確定： （進口速度三角形）（進口速度三角形） （出口速度三角形）（出口速度三角形）uc、1111、wuw、2222、c 初步確定噴管葉柵通流面積、葉片高度和部分進汽度初步確定噴管葉柵通流面積、葉片高度和部分進汽度 噴管葉柵通流面積：噴管葉柵通流面積：111cGvA 噴管葉柵所占弧段長度與級平均直徑處圓周長度的比值噴管葉柵所占弧段長度與級平均直徑處圓周長度的比值 部分進汽度：部分進汽度： mdtze11葉片高度：葉片高度： 11111

33、sincldGvelm熱力葉輪機械原理（1）XJTU 初步確定動葉柵通流面積和動葉柵高度初步確定動葉柵通流面積和動葉柵高度 動葉柵通流面積：動葉柵通流面積：222wGvA 動葉葉高：動葉葉高：12222sinweldGvlm 確定透平級的超高確定透平級的超高 超高：超高： 1.5 4.0 mm， 12lll則需要重新選擇反動度則需要重新選擇反動度 ；從從開始重新計算直到滿足。開始重新計算直到滿足。 熱力葉輪機械原理（1）XJTU 選擇噴管葉柵和動葉柵型式，并初步確定噴管葉柵和選擇噴管葉柵和動葉柵型式，并初步確定噴管葉柵和 動葉柵的相對節(jié)距、安裝角動葉柵的相對節(jié)距、安裝角根據(jù)初步計算根據(jù)初步計算的氣動參數(shù)的氣動參數(shù) 選擇合適的噴管葉柵和動葉柵選擇合適的噴管葉柵和動葉柵 根據(jù)