葉柵的汽動(dòng)特性課件

1、四、葉柵的汽動(dòng)特性四、葉柵的汽動(dòng)特性在蒸汽熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩喼芄Φ倪^(guò)程中:噴嘴損失動(dòng)葉損失余速損失本節(jié)主要討論:流動(dòng)損失，即討論噴嘴損失和動(dòng)葉損失產(chǎn)生的物理原因及影響因素大量試驗(yàn)表明:葉柵的能量損失葉型損失p (汽流繞流平面葉柵時(shí)產(chǎn)生的能量損失)端部損失e(汽流流過(guò)葉頂及葉根邊界區(qū)域時(shí)產(chǎn)生的能量損失)損失的主要機(jī)理:通道內(nèi)附面層厚度與發(fā)展.葉柵的幾何參數(shù)和汽流參數(shù)對(duì)能量損失的大小起著決定性的作用在蒸汽熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩喼芄Φ倪^(guò)程中:噴嘴損失動(dòng)葉損失余速損失本節(jié)一、葉柵的幾何參數(shù)和汽流參數(shù) 概念：由相同葉片構(gòu)成的汽流通道的組合體。 葉柵型式 分類(lèi)按反動(dòng)度大小沖動(dòng)式葉柵：包括沖動(dòng)式動(dòng)葉柵和導(dǎo)向葉柵；反動(dòng)式葉柵

2、：包括噴嘴葉柵和反動(dòng)度較大的動(dòng)葉柵。一、葉柵的幾何參數(shù)和汽流參數(shù) 概念：由相同葉片構(gòu)成的汽流通環(huán)形葉柵，汽輪機(jī)級(jí)中都是這種葉柵直列葉柵展開(kāi)在一個(gè)平面內(nèi)的葉柵叫平面葉柵亞音速葉柵： Ma0.8跨音速葉柵： 0.8Ma1.2超音速葉柵： Ma1.2根據(jù)葉柵中葉片排列形式來(lái)劃分按噴嘴出口、動(dòng)葉進(jìn)口的馬赫數(shù)來(lái)劃分環(huán)形葉柵，汽輪機(jī)級(jí)中都是這種葉柵直列葉柵展開(kāi)在一個(gè)平面內(nèi)的葉 漸縮型：ncr,or, 0.45n cr采用縮放型： n 0.30.4,且出口馬赫數(shù)Ma1.5時(shí)采用縮放葉柵不但加工比較困難，而且在變工況運(yùn)行時(shí)效率較低，故應(yīng)盡量避免采用結(jié)論噴嘴葉柵既可選漸縮型，也可選縮放型動(dòng)葉柵一般選漸縮型葉柵的

3、幾何參數(shù)：漸縮型：ncr,or, 0.45n cr采用縮幾何相似的葉柵在同樣的熱力條件下流動(dòng)相似，常用一些無(wú)因次相對(duì)值表示葉柵幾何參數(shù)：相對(duì)節(jié)距 ；相對(duì)高度 ；徑高比汽流沖角：葉型幾何進(jìn)口角與汽流進(jìn)口角之差，當(dāng)葉型幾何進(jìn)口角大于汽流角時(shí)，稱(chēng)為正沖角，反之稱(chēng)為負(fù)沖角。正沖角造成的能量損失更大。幾何相似的葉柵在同樣的熱力條件下流動(dòng)相似，常用一些無(wú)因次相對(duì)常用葉柵吹風(fēng)試驗(yàn)得到壓力分布曲線來(lái)分析葉型損失。壓力分布曲線由葉柵通道內(nèi)弧和背弧上的測(cè)點(diǎn)的壓力系數(shù)描點(diǎn)連接而成。壓力系數(shù)：表示測(cè)點(diǎn)處壓差占總壓差的份額。葉柵上某點(diǎn)靜壓葉柵后氣流的靜壓、理想密度和理想速度伯努利方程二、葉型損失p 概念：指平面氣流繞流

4、葉柵時(shí)的能量損失。常用葉柵吹風(fēng)試驗(yàn)得到壓力分布曲線來(lái)分析葉型損失。壓力分布曲線葉柵的汽動(dòng)特性課件葉柵的汽動(dòng)特性課件結(jié)論葉柵汽道內(nèi)的壓力分布都是不均勻的；在垂直于汽流方向的任一截面上，葉柵內(nèi)弧的壓力總是大于背弧的壓力；汽道內(nèi)沿背弧和內(nèi)弧的壓力變化總趨勢(shì)是由進(jìn)口壓力降到出口壓力，但壓降并不均勻，進(jìn)口段下降較快，而后放慢；斜切部分背弧有一擴(kuò)壓段；沖動(dòng)式葉柵進(jìn)口也有擴(kuò)壓段；擴(kuò)壓段的出現(xiàn)，使附面層增厚，甚至產(chǎn)生氣流脫離，使葉型損失增大。正沖角時(shí)葉柵進(jìn)口背弧壓力降落快，出現(xiàn)很大的擴(kuò)壓段，流動(dòng)損失大結(jié)論葉柵汽道內(nèi)的壓力分布都是不均勻的；在垂直于汽流方向的任一1.邊界層（附面層）摩擦損失 邊界層摩擦損失的大小

5、 i）葉型 ii）表面光潔度 iii）葉型表面壓力分布邊界層葉型損失是指平面氣流繞流葉柵時(shí)產(chǎn)生的能量損失，屬于噴嘴和動(dòng)葉的流動(dòng)損失（也包括端部損失，但為了工程上的便利，端部損失另外以葉高損失的形式來(lái)進(jìn)行分析）。沖動(dòng)式葉柵摩擦損失大于反動(dòng)式?jīng)_動(dòng)級(jí)中采用一定的反動(dòng)度，可以增加汽流速度，減小摩擦損失某段壓力降落快，汽流加速度快，附面層薄摩擦損失??；反之亦然葉型損失的機(jī)理1.邊界層（附面層）摩擦損失邊界層葉型損失是指平面氣流繞流葉2.邊界層脫離引起的渦流損失邊界層加厚到一定程度，產(chǎn)生局部倒流，即渦流現(xiàn)象，使摩擦損失急劇增大邊界層脫離點(diǎn)無(wú)邊界層脫離邊界層脫離如壓力降落過(guò)快，出現(xiàn)擴(kuò)壓段，加速度降至零以致減

6、速，附面層迅速增厚產(chǎn)生渦流，摩擦急劇增大。2.邊界層脫離引起的渦流損失邊界層脫離點(diǎn)無(wú)邊界層脫離邊界層脫沖動(dòng)式葉柵進(jìn)出口處、反動(dòng)式葉柵出口處及葉片背弧的某些地方，有時(shí)出現(xiàn)超音速汽流，產(chǎn)生沖波，沖波后出現(xiàn)擴(kuò)壓段，附面層增厚甚至脫離，表現(xiàn)為葉型損失，勿需單算。3.尾跡損失 因出口邊具有一定厚度出口邊厚度，尾跡損失和/a 成正比（ a 汽道喉部截面寬度）應(yīng)盡量減小出口邊厚度，減小尾跡損失。4.沖波損失某些地方超音速流動(dòng)沖波擴(kuò)壓段葉型邊界層增厚沖波損失最終表現(xiàn)為葉型損失沖動(dòng)式葉柵進(jìn)出口處、反動(dòng)式葉柵出口處及葉片背弧的某些地方，3影響葉型損失的主要因素1.進(jìn)汽角的影響：反動(dòng)式葉柵：0在最佳值9030變化時(shí)

7、，壓力曲線變化不大，葉型損失系數(shù)p變化也不大。0減小方向的影響大于增大方向0減小到45時(shí)，背面進(jìn)口段產(chǎn)生明顯擴(kuò)壓段， p顯著增加。說(shuō)明減小汽流進(jìn)口角（正沖角）造成的葉型損失比負(fù)沖角更嚴(yán)重。沖動(dòng)式葉柵：與反動(dòng)式葉柵相似，但對(duì)進(jìn)汽角變化更敏感。進(jìn)汽角14時(shí)，葉型背面進(jìn)口段產(chǎn)生明顯擴(kuò)壓段，附面層嚴(yán)重增厚脫離，p增加影響葉型損失的主要因素1.進(jìn)汽角的影響：當(dāng) 增大時(shí)，C11 C1，u不變， 0，為正沖角。 汽流沖擊在動(dòng)葉內(nèi)弧段。定義：沖角 (葉型進(jìn)汽角汽流進(jìn)汽角)設(shè)計(jì)工況時(shí)，汽流進(jìn)汽角與動(dòng)葉進(jìn)汽角一致，變工況時(shí)，級(jí)的焓降變化，汽流偏離設(shè)計(jì)方向，產(chǎn)生沖角。當(dāng) 減小時(shí)，C11 C1， u不變， C1，u不

8、變，定義：沖角 試驗(yàn)表明：變工況時(shí)產(chǎn)生的撞擊損失與：沖角絕對(duì)值大小有關(guān)。 ， 與沖角正、負(fù)有關(guān)。 正沖角的撞擊損失大于負(fù)沖角的撞擊損失。與反動(dòng)度有關(guān)。 反動(dòng)式葉型受汽流進(jìn)口角度影響較小； 沖動(dòng)式葉型受汽流進(jìn)口角度影響較大。近似計(jì)算公式為： 目前使用的葉型均有反動(dòng)度，進(jìn)汽邊為半徑較大的圓弧形。這樣對(duì)汽流的沖角的敏感性減弱，擴(kuò)大最佳進(jìn)汽角范圍，在實(shí)用的變工況范圍內(nèi)，沖角不大，可以不考慮撞擊損失。試驗(yàn)表明： 邊界層占整個(gè)汽道的比重大，葉柵損失大；單位流量摩擦增厚，出口邊相對(duì)厚度 增大，尾跡損失增大 邊界層占整個(gè)汽道的比重小，但腹面對(duì)汽流約束減弱,擴(kuò)壓范圍和擴(kuò)壓程度增加，邊界層易脫離，葉柵損失增大。 存在最佳節(jié)距 使葉型損失最小 沖動(dòng)式0.55-0.70 反動(dòng)式0.65-0.95 2.相對(duì)節(jié)距影響：存在最佳節(jié)距 2.相對(duì)節(jié)距