p1增加到p2,温度从T1增加到T2, 流速从C1增加到C2。空气在叶轮中压缩及加速图3-2-13 空气在压气机中的流动 是需要消耗能量的,这部分能量来自驱动叶轮
的机械能。在扩压器中,由于流道逐渐扩大,从叶轮流出的高速气流部分动能转变为内能,空气流速从C2降低到C3,压力从p2增加到
p3,温度从T2增加到T3。排气蜗壳的流道也
是渐扩的,空气流过它时继续将动能转变为
内能。
②空气在叶轮中的流动速度。
空气在压气机叶轮叶片间流道中的流动
情况也可以用叶轮的进口和出口速度三角形
来说明。如图3-2-14所示。先看b)图,空气
沿轴向进入叶轮的进口,其速度为C1,叶轮
进口平均半径r1处的圆周速度为u1,因此空
气进入叶轮时的相对速度为W1
(C1 W1 u1)。再看c)图,在叶轮的出口图3-2-14 压气机叶轮的进、出口速度三角形 2
处,空气流出叶轮的相对速度为W2,该处的圆周速度为u2,因此空气流出叶轮时的实际速
度为C2(C2 W2 u2)。叶轮流道中流速分布很不均匀。
速度大的地方压力小,速度小的地方压力大。叶轮叶片两
面因此存在压差,形成了叶轮旋转工作时必须克服的力
矩。
③空气在扩压器中的流动。
图3-2-13中,截面2-2至3-3为扩压器,其内圈没有
叶片,为无叶扩压器。无叶扩压器中因出口面积大于进口
面积,气流流过时速度下降、压力温度升高。气流质点通
图3-2-15 压气机中的流动损失 过无叶扩压器时的轨迹是一条对数螺旋线。如图中所示扩
压器的外圈设置了一定数目的固定叶片,成为叶片扩压
器。叶片的分布如图3-2-22所示。叶片扩压器有较大的扩压能力,即达到相同扩压效果时其尺寸可较小。它的效率较高。大、中
型涡轮增压器中广泛采用上述无叶
扩压器与叶片扩压器两者组合的形
式。其内圈无叶扩压器使叶轮出口的
超音速气流无激波地滞止到亚音速,
能使叶轮出口很不均匀的气流趋于
均匀,有利于叶片扩压器的工作,当 运行工况有些偏离设计工况时仍能
图3-2-16 空气进入叶轮的流动情况 保持较高的效率。
④压气机中的流动损失。
见图3-2-15,当压气机转速一定
时,如不计流动损失,则其压比如最
上条横线,不随流量Q而变。但压气
机中有流动损失,它可分为摩檫损失 和撞击损失两类。摩擦损失随气流流图3-2-17 空气进入叶片扩压器的流动情况 速变化,也就是随流量的增加而增大。
压气机的撞击损失包括空气进入叶轮及进入叶片扩压器的撞击损失。在设计工况下,气流平顺地进入叶轮和扩压器,分别见图3-2-16和图3-2-17的a)图,这时的撞击损失最小。空气流量大于设计流量的情况如图3-2-16和图3-2-17的b)图所示,这时气流在叶轮叶片的凸面和扩压器叶片的凹面上产生撞击,并在它们各自的反面形成涡流。这就造成撞击损失,流量偏离设计值越多,撞击损失越大。但在这种情况下涡流不致扩展,只局限于叶片进口边缘附近。这是由于空气质点的惯性,使叶轮中空气挤向正在向前旋转的叶片,扩压器中气流则有按对数螺旋线运动的趋势,使空气挤回叶片的凸面。因此在叶轮与扩压器中,气流仍然压回叶片。空气流量小于设计流量的情况如图3-2-16和图3-2-17的c)图所示,这时气流在叶轮叶片的凹面和扩压器叶片的凸面上产生撞击,并在它们各自的反面形成涡流及气流脱离。这