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《第五節(jié)葉柵氣動(dòng)特性與葉柵損失nppt課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、透平機(jī)械原理與裝置PrinciplesandEquipmentofTurbomachine答疑：第五節(jié)葉柵試驗(yàn)與葉柵損失了解葉柵損失（葉型與端部損失）產(chǎn)生的原因及減小方法。一、葉柵的幾何特性平面葉柵的幾何特性可分為葉型和葉柵特性兩部分。二、葉柵試驗(yàn)和氣動(dòng)特性葉柵效率對(duì)于靜葉：對(duì)于動(dòng)葉：總壓損失系數(shù)：壓力損失在噴嘴和動(dòng)葉中壓降的份額。衡量葉柵損失性能的指標(biāo)：1）速度系數(shù)2）能量損失系數(shù)3）總壓損失系數(shù)本節(jié)主要分析噴嘴損失與動(dòng)葉損失產(chǎn)生的物理因素和影響因素，同時(shí)分析與汽輪機(jī)流量、功率有關(guān)的葉柵出氣角及其影響因素，以便熱力設(shè)計(jì)時(shí)能選用氣動(dòng)性能良好的靜動(dòng)葉柵，確定完善的
2、幾何尺寸，構(gòu)成所需的透平級(jí)。三、葉柵的損失平面葉柵中的汽流流動(dòng)損失，包括葉型損失和端部損失兩部分。葉型損失是指平面氣流繞流葉柵時(shí)產(chǎn)生的能量損失。用葉柵吹風(fēng)試驗(yàn)所得到的葉柵壓力分布曲線可以用來(lái)分析葉柵輪周力的來(lái)源和葉型損失的機(jī)理。（葉型損失包括葉型表面附面層中的摩擦損失、附面層脫離引起的渦流損失、葉片出口邊尾跡中的渦流損失(尾跡損失)和近音速和超音速汽流所產(chǎn)生的沖波損失。）葉柵性能的實(shí)驗(yàn)方法1）總壓損失系數(shù)中間和左邊U形管中的液面差之比。右邊U形管液面差為p0’B為大氣壓壓比:壓力系數(shù):沖動(dòng)式葉柵反動(dòng)式葉柵(a)00迎角繞流(b)50迎角繞流翼型繞流圖畫(c)15
3、0迎角繞流(d)200迎角繞流翼型繞流圖畫(a)小迎角無(wú)分離(b)厚翼型后緣分離(c)薄翼型前緣分離小迎角無(wú)分離時(shí)，粘性作用對(duì)翼面壓力分布沒(méi)有本質(zhì)改變翼面壓力分布翼型的升力曲線1.5.3葉柵損失葉型損失：1）附面層摩擦損失；2）附面層分離的渦流損失；3）葉片出氣邊的尾跡渦流損失；4）沖波損失分別稱摩擦損失系數(shù)和尾跡損失系數(shù)；葉型損失系數(shù)；下一頁(yè)(一)葉型損失的機(jī)理1．附面層中的摩擦損失附面層中摩擦損失的大小與葉柵表面的租糙度和壓力分布密切相關(guān)。若葉型表面某段沿汽流流動(dòng)方向壓力降落較快。則汽流在這段上加速較大，加速汽流總是傾向于使附面層減薄，從而使摩擦損失減小；反
4、之，加速較小的汽流使流動(dòng)介質(zhì)堆積，附面層增厚，而使摩擦損失增加，這也是沖動(dòng)式葉柵摩擦損失大于反動(dòng)式葉柵的主要原因之一。沖動(dòng)式葉柵取β2<β1正是為了減小這種不利影響。2．附面層脫離引起的渦流損失附面層摩擦損失：與葉型表面光潔度及壓力分布有關(guān)減小該項(xiàng)損失的措施：a)在沖動(dòng)級(jí)中采用一定的反動(dòng)度，以增加汽流流速b)減少葉片數(shù)并相應(yīng)增大相對(duì)節(jié)距，以減少汽流流經(jīng)的表面積汽流產(chǎn)生渦流的原因：附面層中汽流動(dòng)能因摩擦阻力而逐漸被消耗，在擴(kuò)壓段中動(dòng)能一部分要轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，又要克服摩擦功。沖動(dòng)式葉柵與反動(dòng)式葉柵表面壓力分布是不同的:1)葉片背面:下降，C增加,達(dá)到最小值后，開(kāi)始回升
5、，?。沖動(dòng)式的下降更快，也更低，回升也增大；2)葉片腹面：進(jìn)口開(kāi)始段?減速，繼而開(kāi)始?、加速；3)沿葉片表面壓力不同的分布規(guī)律，影響到葉型表面的附面層的流態(tài)；層流?紊流的過(guò)渡點(diǎn)分離點(diǎn)4)擴(kuò)壓段的存在，有利于附面層的分離；5)沖動(dòng)式的能量損失一般大于反動(dòng)式；6）附面層在出氣邊分離，形成尾跡和尾跡渦跡損失。3．尾跡損失由于葉型出口邊總有一定的厚度Δ，沿每只葉片背面和腹面而來(lái)的兩部分汽流在離開(kāi)葉柵之后不能立刻匯合，因而在出口邊之后形成充滿渦流的尾跡區(qū)，如圖所示。尾跡區(qū)內(nèi)汽流壓力和速度與主流的壓力和速度相差很大，兩部分汽流經(jīng)過(guò)相互拉扯之后，葉柵后的汽流逐漸均勻化。均勻化
6、后的汽流速度低于原來(lái)的主流速度，汽流動(dòng)能減小，減小部分稱為尾跡損失。尾跡損失與Δ/a成正比。4．沖波損失在沖動(dòng)式葉柵進(jìn)出口處、反動(dòng)式葉柵的出口處及葉片背弧的某些地方，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)超音速汽流，因而也會(huì)產(chǎn)生沖波。汽流經(jīng)過(guò)沖波后，壓力突升，流速顯著下降，葉型損失急劇增加。這些由沖波引起的損失稱為沖波損失。沖波損失最終表現(xiàn)為葉型損失，故不必單獨(dú)計(jì)算。(二)端部損失1.端部損失的機(jī)理實(shí)際汽輪機(jī)級(jí)中,葉柵裝有圍帶，每一汽流通道部是由一個(gè)葉型的背面、相鄰葉型的腹面和上下端面組成的。上述葉型損失僅僅是汽道中腹面和背面上的損失。當(dāng)汽流通過(guò)汽道時(shí)，在上下端面上，由于蒸汽的粘性形成一層
7、很薄的附面層，附面層內(nèi)粘性力損耗汽流的動(dòng)能，形成了端部附面層中的摩擦損失。汽流在端面附面層內(nèi)流速小，產(chǎn)生的離心力不足以平衡凹凸兩面的壓差。汽流在上下端面的附面層內(nèi)產(chǎn)生了自凹弧向背弧的橫向流動(dòng)，二次流。凡是能使葉柵汽道中橫向壓力差增大的因素，均會(huì)引起端部損失的增加。如葉型、相對(duì)節(jié)距和進(jìn)汽角等。影響端部損失的主要因素：相對(duì)高度2.影響端部損失的因素端部損失使沖柵總流動(dòng)損失增加，并使總損失沿葉柵高度的分布趨于不均勻，圖中ξn或ξb稱為葉柵損失系數(shù)，是衡量葉柵損失大小的指標(biāo)。ξn=ξp+ξeξp:葉型損失系數(shù)ξe:端部損失系數(shù)總損失沿葉高的分布各種試驗(yàn)表明，影響端部損失
8、的因素很多。諸如葉型、相
