渦扇發動機 定子和轉子組合 增壓的原理是什麼?

時間 2021-05-05 14:32:41

1樓:敦仙

簡單來講,靜子起整流作用,而轉子起做功作用。

想想看為什麼你要用搓衣板洗衣服,在發動機裡,氣流就是你的衣服,你的手相當於轉子,搓衣板就是靜子。

2樓:目赤不動

這個回答我也已經考慮很久了,準備慢慢擴充,最終能夠放到我計畫中要編制的燃氣輪機/航空發動機的科普文中去。

既然是科普向,我會用最淺的語言和理論來組織,從最基本的原理開始,但是需要讀者至少有高中一年級的物理水平。

要壓縮空氣,方法很多。最簡單的方法是把固定數量的空氣放到乙個密閉容器中,然後用機械裝置將空氣的體積變小,那麼根據玻意耳定律(忘記了請複習高中物理),這部分空氣的壓力就上公升了。這個就是我們常見的氣體壓縮裝置:

氣缸——活塞組合。街上滴滴滴跑的汽車、路邊修路突突突的空壓機都是用的此類裝置。

燃氣輪機的思路不同,它使用了葉片機/渦輪機械來完成此類工作。

我們知道,物體能夠用來做功的潛力叫做能。例如物體有速度,可以用來做功,叫做具有動能;物體的垂直高度變化可以用來做功,叫做具備重力勢能;那麼空氣具備的壓力是不是可以用來做功?當然是可以的,叫壓力勢能或者壓力能,隨便你高興。

那麼根據能量轉化與傳遞中的守恆原理,如果我們將一團空氣隔離出來不讓它發生傳遞,就可以想辦法讓它的動能與壓力能之間相互轉化了對吧?也就是說,通過把這團空氣的速度降低的方式,提高它的壓力。例如你把手放到風裡面,你的手迎風面會感到非常大的壓力,因為流動的空氣被你的手給停止下來了,動能表現為壓力。

這個就是燃氣輪機用來壓縮空氣的思路:

首先,提高這一團空氣的速度。在你的生活經驗中,有什麼機械能夠提高空氣的速度?電風扇。燃氣輪機壓氣機的轉子就類似於乙個電風扇,通過旋轉提高了空氣的速度,也就是動能。

然後呢,再把這團空氣的速度降下來。

這個原理得再往深說一說。空氣是一種流體,這一團空氣在穩定流過前後兩個截面的時候,質量是守恆的,也就是物質不滅。那麼如果兩個截面面積不一樣大,那麼空氣在流過小截面的時候,流速會比大截面快,這個容易理解嗎?

假設乙個房間,進口4個人寬,出口1個人寬。當進出人數量達到穩定時,例如每一秒進出4個人,那麼進口的人每秒只能前進1個身位,而出口的人每秒需要前進4個身位。這麼一來,只要我讓空氣通過乙個截面積變大的通道,它的速度就下降,也就是壓力上公升了。

這個就是葉片機內的壓氣機的基本原理。 1級電風扇(轉子)往後把空氣加速,迫使空氣通過乙個截面積擴大的通道(靜子/定子),空氣的壓力就上公升了。通過良好的設計,可以做到經過這麼一套機械之後,空氣的速度(包括方向)基本不變,單純只是壓力上公升。

如果你需要更高的壓力,那就再來一套;這樣一級一級往上壓,直到你需要的壓力。

你應該能看出來,空氣壓力上公升所需要的能量,都是轉子提供給空氣的。

原理就是這樣,當然工程實物需要考慮的東西更多,設計起來更加複雜一些。

由於空氣的速度能跟壓力互相轉化,所以在物理上,我們可以把動能跟壓力勢能方程組合起來,最後轉化為乙個壓力,叫做總壓,表徵這團空氣在自由膨脹時能夠提供的最高能力。而總壓中動能這部分則稱為動壓頭。

與控制質量的氣缸——活塞組合件不一樣,葉輪機械是持續流動的,空氣會持續不斷地流過壓氣機。

3樓:雷射麥克

先回答的匿名大神已經說了個基礎,事實也正是如此,在下不才,結合所學道聽途說為閣下再答一回。

渦扇發動機的壓氣機能夠實現空氣的壓縮功能,不單是帶攻角的轉子葉片高速旋轉將空氣吹向後方的結果,要實現送入燃燒室的空氣有較低的流速,較高的壓力,還需要配合定子的構型來完成,手頭沒圖恕在下畫得不好,研究定子剖面可以發現,定子葉片組成的空氣通道,進口稍小,出口稍大,此時請出伯努利方程可以得知,空氣在經過轉子葉片的驅動,吹入定子葉片的通道時,流速(動壓)降低,靜壓增大,而從這一級定子葉片出口幫浦出的空氣,被下一級轉子葉片再次增加了動壓(流速再次增大),而再經過下一級定子葉片時,這部分空氣的流速再次降低(動壓減小),靜壓再次增大,經過十幾級轉子定子組合的壓氣機的共同努力下,空氣送到燃燒室時,就被壓縮了。

再多嘴一句,為什麼有些渦扇發動機的NOSE COWL 進氣道要設計成入口小,出口大(出口即渦扇發動機的風扇)的構型,也是要利用NOSE COWL的這部分氣道來對進氣進行增壓處理,可以說是無處不增壓了。

4樓:

這個的名字叫基元級增壓原理,原理是用的擴散增壓和葉片高速轉動壓縮空氣的原理來增壓。發動機葉片都是有扭轉角度的,而靜子和轉子的扭轉方向是不同的,轉子是用於壓縮的,靜子是用於引導氣流的。

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