第一章作業以能量轉換形式區分，葉輪機械有哪兩類？并舉例。指出下列機械中哪些屬于葉片機類？哪些屬于壓氣機類？哪些屬于渦輪類？為什么？（1）齒輪油泵；（2）風車；（3）竹蜻蜓（兒童玩具）；（4）打氣筒；（5）水力發電站的水輪機；（6）理發用的吹風機；（7）農業灌溉用的水泵；（8）風機葉輪機械存在幾種典型的流動形式？分別是什么？葉輪機內部流動的復雜性主要體現在哪些方面？什么是S1流面？什么是S2流面？第一章作業以能量轉換形式區分，葉輪機械有哪兩類？并舉例。教材航空燃氣輪機原理，國防工業出版社，彭澤琰等，2008版，第一篇航空葉片機原理教師桂幸民（第3、4、5、6章）袁巍（第1、2章）金東海（作業/習題課）考核其它（30％），含作業、隨堂測試、課外專題考試（70％）教材參觀課：10月26日（周三），三號樓大廳分組（三組輪換三處參觀位置，同時進行講解）第一組（8:00-8:45）：37040207、38040202、39041101-39041114第二組（8:00-8:45）：39041115-39041130第三組（8:00-8:45）：39041131-39041135、39041201-39041211第四組（8:45-9:30）：39041212-39041227第五組（8:45-9:30）：39041228-39041230、39041301-39041313第六組（8:45-9:30）：39041314-39041330實驗課葉柵（侯安平）、水槽（馬宏偉）、壓氣機特性（劉火星）、壓氣機畸變（袁巍）參觀課：主要參考教材李根深、陳乃興、強國芳，船用燃氣輪機軸流式葉輪機械氣動熱力學（原理、設計與試驗研究），國防工業出版社，1980CumpstyN.A.,Compressoraerodynamics,LongmanScientific&Technical,1989徐忠，離心式壓縮機原理，機械工業出版社，1990郭立均，泵與風機（第二版），中國電力出版社，1997主要參考教材先修課程流體力學氣體動力學工程熱力學并行課程航空發動機原理（燃氣輪機原理）航空發動機結構（航空燃氣輪機結構）先修課程葉輪機械原理

第一章緒論北京航空航天大學能源與動力工程學院流體機械系桂幸民、袁巍、金東海2011年秋葉輪機械原理

第一章緒論北京航空航天大學什么是葉輪機械？GP7200fortheAirbusA380T.O.Thrust70,000lbBypassratio8.7to1FanDiameter116in(295cm)什么是葉輪機械？GP7200fortheAirbus什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械幾種能量轉換機械羅茨鼓風機示意圖活塞式發動機示意圖旋片/滑片壓縮機示意圖什么是葉輪機械幾種能量轉換機械羅茨鼓風機示意圖活塞式發動機示什么是葉輪機械葉輪機械是以連續流動的流體為工質、以葉片為主要工作元件，實現工作元件與工質之間能量轉換的一類機械什么是葉輪機械葉輪機械是以連續流動的流體為工質、以葉片為主要葉輪機械的分類按能量轉換形式分類工作機：機械能=>流體動、勢能（壓氣機、風扇、風機、泵、螺旋槳）動力機：流體動、勢能=>機械能（燃氣渦輪、蒸汽渦輪、水輪機、風車）葉輪機械的分類按能量轉換形式分類1、風扇（低壓壓氣機）2、高壓壓氣機；3、外涵道4、高壓渦輪；5、低壓渦輪葉輪機械的分類按通流流動方向分類軸流式徑流式斜流式組合式（a）離心壓氣機（b）向心渦輪（c）斜流式壓氣機1、動葉；2、靜葉1、風扇（低壓壓氣機）葉輪機械的分類按通流流動方向分類（a）葉輪機械的分類按有無外機匣分類閉式（稠度>0.7）開式（稠度<0.7）葉輪機械的分類按有無外機匣分類葉輪機械的分類按流體工質分類氣體（風機、壓氣機、風車、燃氣渦輪…）液體（泵、水輪機…）葉輪機械的分類按流體工質分類葉輪機械的分類按能頭分類通風機、鼓風機、壓氣機低壓泵、中壓泵、高壓泵葉輪機械的分類按能頭分類上堂課回顧：葉輪機械是以連續流動的流體為工質、以葉片為主要工作元件，實現工作元件與工質之間能量轉換的一類機械。葉輪機械的分類方法：按能量轉換形式：按通流流動方向：按有無外機匣：按流體工質：按能頭：軸流、徑流、斜流、組合工作機與動力機開式、閉式氣體、液體通風機、鼓風機、壓氣機、低壓泵、中壓泵、高壓泵上堂課回顧：葉輪機械是以連續流動的流體為工質、以葉片為主要工葉輪機械應用舉例軸流風機與泵葉輪機械應用舉例軸流風機與泵葉輪機械應用舉例離心風機與泵葉輪機械應用舉例離心風機與泵葉輪機械應用舉例多級離心壓縮機1、吸氣室；2、葉輪；3、擴壓器；4、彎道；5、回流器；6、蝸室；7、8、軸端密封；9、隔板密封；10、輪蓋密封；11、平衡盤；12、推力盤；13、聯軸器；14、卡環；15、主軸；16、機殼；17、支持軸承；18、止推軸承；19、隔板；20、回流器導流葉片；21、中間冷卻吸氣管；22、出氣管葉輪機械應用舉例多級離心壓縮機1、吸氣室；2、葉輪；3、葉輪機械應用舉例多級離心壓縮機葉輪機械應用舉例多級離心壓縮機葉輪機械應用舉例渦輪增壓器葉輪機械應用舉例渦輪增壓器葉輪機械應用舉例渦輪增壓器圖1.1040GP軸流式渦輪增壓器[9]1、壓氣機殼；2、擴壓器；3、壓氣機蓋；4、壓氣端軸封；5、活塞環；6、吸氣導流罩；7、活塞環座；8、主軸；9、導風輪；10、壓氣機調整片；11、壓氣機襯套；12、壓氣機葉輪；13、軸承；14、壓氣機端軸承座；15、止推板；16、止推軸承；17、導油罩；18、止推軸承；19、軸承；20、渦輪端軸承座；21、中間機殼；22、渦輪葉片；23、氣封；24、噴嘴內環；25、炭晶圈；26、擋油板；27、渦輪盤；28、噴嘴葉片；29、噴嘴外環；30、31、底腳；32、渦輪進氣殼葉輪機械應用舉例渦輪增壓器圖1.1040GP軸流式渦輪葉輪機械應用舉例航空發動機中的葉輪機械葉輪機械應用舉例航空發動機中的葉輪機械航空發動機中的葉輪機械航空發動機的分類：航空發動機中的葉輪機械航空發動機的分類：航空發動機中的葉輪機械渦扇發動機渦噴發動機渦軸發動機渦槳發動機槳扇發動機航空發動機中的葉輪機械渦扇發動機渦噴發動機渦軸發動機渦槳發動航空發動機中的葉輪機械最早出現的航空燃氣渦輪發動機：航空發動機中的葉輪機械最早出現的航空燃氣渦輪發動機：航空發動機中的葉輪機械航空燃氣渦輪發動機的壓氣機和渦輪主要參數：航空發動機中的葉輪機械航空燃氣渦輪發動機的壓氣機和渦輪主要參葉輪機械內部流動的復雜性內外流區別葉型不是孤立存在旋轉葉片從根到尖的展向流動變化大非對稱進出口邊界條件目的不同。以通道激波舉例說明葉輪機械內部流動的復雜性內外流區別葉輪機械內部流動的復雜性流動復雜性流動的三維性流體的可壓縮性激波流體的粘性邊界層二次流：周向二次流、徑向二次流（潛流）、間隙流流動的非定常性失速、喘振轉靜干涉葉輪機械內部流動的復雜性流動復雜性葉輪機械內部流動的復雜性葉輪機械葉片內部流動的復雜性示意葉輪機械內部流動的復雜性葉輪機械葉片內部流動的復雜性示意葉輪機械發展追溯

公元220年前，發明風車(中國)公元1000年前，走馬燈出現(中國)二十世紀初，一維設計（蒸汽輪機）二三十年代，二維設計與試驗（葉柵）四十年代初，逐步形成了亞音速軸流式壓氣機氣動設計的理論（NASA-SP-36）三十年代后，簡單徑向平衡的計算方法六十年代，準三維設計、三維流動分析近十年，隨計算機技術的有效應用，葉輪機械又進入另一個快速發展期，其主要表現為：葉片不再是葉型的簡單積疊，三維葉片型面對流動的影響被更充分地反映；三維數值技術的有效利用加速了葉輪機械的設計成型周期，其中包括對粘性和非定常特性更細化的考慮；實驗技術隨著測試及數據處理能力的提高能夠提供更詳細的流動細節

葉輪機械內部復雜流動的簡化模型葉輪機械發展追溯葉輪機械內部復雜流動的簡化模型葉輪機械內部復雜流動的簡化模型20世紀五十年代，中國旅美學者吳仲華先生提出兩個流面（S1和S2）的理論，葉片機設計的理論計算研究開始取得突破性進展。

20世紀60年代Novak等人發展出了S2流面上的流線曲率法（流線迭代法）。流線曲率法將三維空間問題化簡為S2流面上的準三維問題。補充兩個模型方程（經驗關系式）：流動損失模型和落后角模型葉輪機械內部復雜流動的簡化模型20世紀五十年代，中國旅美學者葉輪機械內部復雜流動的簡化模型吳仲華兩族流面理論Wu，C.H.，"AGeneralThrough-FlowTheoryofFluidFlowwithSubsonicorSupersonicVelocityinTurbomachinesofArbitraryHubandCasingShapes"，NACATN2302，1951.Wu，C.H.，"AGeneralTheoryofThree-DimensionalFlowinSubsonicandSupersonicTurbomachinesofAxial-，Radial-，andMixed-FlowTypes"，NACATN2604，1952.

葉輪機械內部復雜流動的簡化模型吳仲華兩族流面理論葉輪機械內部復雜流動的簡化模型圖1.13S1流面示意圖[1]圖1.14S2流面示意圖[1]葉輪機械內部復雜流動的簡化模型圖1.13S1流面示意圖葉輪機械內部復雜流動的簡化模型S1流面：與某等軸向平面的交線是個圓弧反映葉片之間的流動，本質上存在翹曲簡化為以子午面線為母線，繞葉輪機械軸旋成的回轉面早期：圓錐面（軸流級）；目前：采用任意回轉面的概念決定基元流，早期為葉柵流動葉輪機械內部復雜流動的簡化模型S1流面：與某等軸向平面的交線葉輪機械內部復雜流動的簡化模型S2流面：與某等軸向平面的交線是條徑向線反映葉片間展向的平均流動表現形式：中心流面法周向平均法軸對稱法葉輪機械內部復雜流動的簡化模型S2流面：與某等軸向平面的交線葉輪機械氣動設計過程簡介性能預估通流設計葉片造型設計三維數值分析實驗驗證葉輪機械氣動設計過程簡介性能預估葉輪機械氣動設計過程簡介三維數值分析葉輪機械氣動設計過程簡介三維數值分析葉輪機械氣動設計過程簡介三維數值分析葉輪機械氣動設計過程簡介三維數值分析葉輪機械氣動設計過程簡介三維數值分析葉輪機械氣動設計過程簡介三維數值分析葉輪機械氣動設計過程簡介三維數值分析葉輪機械氣動設計過程簡介三維數值分析葉輪機械氣動設計過程簡介三維數值分析葉輪機械氣動設計過程簡介三維數值分析葉輪機械氣動設計過程簡介三維數值分析葉輪機械氣動設計過程簡介三維數值分析第一章作業以能量轉換形式區分，葉輪機械有哪兩類？并舉例。指出下列機械中哪些屬于葉片機類？哪些屬于壓氣機類？哪些屬于渦輪類？為什么？（1）齒輪油泵；（2）風車；（3）竹蜻蜓（兒童玩具）；（4）打氣筒；（5）水力發電站的水輪機；（6）理發用的吹風機；（7）農業灌溉用的水泵；（8）風機葉輪機械存在幾種典型的流動形式？分別是什么？葉輪機內部流動的復雜性主要體現在哪些方面？什么是S1流面？什么是S2流面？第一章作業以能量轉換形式區分，葉輪機械有哪兩類？并舉例。教材航空燃氣輪機原理，國防工業出版社，彭澤琰等，2008版，第一篇航空葉片機原理教師桂幸民（第3、4、5、6章）袁巍（第1、2章）金東海（作業/習題課）考核其它（30％），含作業、隨堂測試、課外專題考試（70％）教材參觀課：10月26日（周三），三號樓大廳分組（三組輪換三處參觀位置，同時進行講解）第一組（8:00-8:45）：37040207、38040202、39041101-39041114第二組（8:00-8:45）：39041115-39041130第三組（8:00-8:45）：39041131-39041135、39041201-39041211第四組（8:45-9:30）：39041212-39041227第五組（8:45-9:30）：39041228-39041230、39041301-39041313第六組（8:45-9:30）：39041314-39041330實驗課葉柵（侯安平）、水槽（馬宏偉）、壓氣機特性（劉火星）、壓氣機畸變（袁巍）參觀課：主要參考教材李根深、陳乃興、強國芳，船用燃氣輪機軸流式葉輪機械氣動熱力學（原理、設計與試驗研究），國防工業出版社，1980CumpstyN.A.,Compressoraerodynamics,LongmanScientific&Technical,1989徐忠，離心式壓縮機原理，機械工業出版社，1990郭立均，泵與風機（第二版），中國電力出版社，1997主要參考教材先修課程流體力學氣體動力學工程熱力學并行課程航空發動機原理（燃氣輪機原理）航空發動機結構（航空燃氣輪機結構）先修課程葉輪機械原理

第一章緒論北京航空航天大學能源與動力工程學院流體機械系桂幸民、袁巍、金東海2011年秋葉輪機械原理

第一章緒論北京航空航天大學什么是葉輪機械？GP7200fortheAirbusA380T.O.Thrust70,000lbBypassratio8.7to1FanDiameter116in(295cm)什么是葉輪機械？GP7200fortheAirbus什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械？什么是葉輪機械幾種能量轉換機械羅茨鼓風機示意圖活塞式發動機示意圖旋片/滑片壓縮機示意圖什么是葉輪機械幾種能量轉換機械羅茨鼓風機示意圖活塞式發動機示什么是葉輪機械葉輪機械是以連續流動的流體為工質、以葉片為主要工作元件，實現工作元件與工質之間能量轉換的一類機械什么是葉輪機械葉輪機械是以連續流動的流體為工質、以葉片為主要葉輪機械的分類按能量轉換形式分類工作機：機械能=>流體動、勢能（壓氣機、風扇、風機、泵、螺旋槳）動力機：流體動、勢能=>機械能（燃氣渦輪、蒸汽渦輪、水輪機、風車）葉輪機械的分類按能量轉換形式分類1、風扇（低壓壓氣機）2、高壓壓氣機；3、外涵道4、高壓渦輪；5、低壓渦輪葉輪機械的分類按通流流動方向分類軸流式徑流式斜流式組合式（a）離心壓氣機（b）向心渦輪（c）斜流式壓氣機1、動葉；2、靜葉1、風扇（低壓壓氣機）葉輪機械的分類按通流流動方向分類（a）葉輪機械的分類按有無外機匣分類閉式（稠度>0.7）開式（稠度<0.7）葉輪機械的分類按有無外機匣分類葉輪機械的分類按流體工質分類氣體（風機、壓氣機、風車、燃氣渦輪…）液體（泵、水輪機…）葉輪機械的分類按流體工質分類葉輪機械的分類按能頭分類通風機、鼓風機、壓氣機低壓泵、中壓泵、高壓泵葉輪機械的分類按能頭分類上堂課回顧：葉輪機械是以連續流動的流體為工質、以葉片為主要工作元件，實現工作元件與工質之間能量轉換的一類機械。葉輪機械的分類方法：按能量轉換形式：按通流流動方向：按有無外機匣：按流體工質：按能頭：軸流、徑流、斜流、組合工作機與動力機開式、閉式氣體、液體通風機、鼓風機、壓氣機、低壓泵、中壓泵、高壓泵上堂課回顧：葉輪機械是以連續流動的流體為工質、以葉片為主要工葉輪機械應用舉例軸流風機與泵葉輪機械應用舉例軸流風機與泵葉輪機械應用舉例離心風機與泵葉輪機械應用舉例離心風機與泵葉輪機械應用舉例多級離心壓縮機1、吸氣室；2、葉輪；3、擴壓器；4、彎道；5、回流器；6、蝸室；7、8、軸端密封；9、隔板密封；10、輪蓋密封；11、平衡盤；12、推力盤；13、聯軸器；14、卡環；15、主軸；16、機殼；17、支持軸承；18、止推軸承；19、隔板；20、回流器導流葉片；21、中間冷卻吸氣管；22、出氣管葉輪機械應用舉例多級離心壓縮機1、吸氣室；2、葉輪；3、葉輪機械應用舉例多級離心壓縮機葉輪機械應用舉例多級離心壓縮機葉輪機械應用舉例渦輪增壓器葉輪機械應用舉例渦輪增壓器葉輪機械應用舉例渦輪增壓器圖1.1040GP軸流式渦輪增壓器[9]1、壓氣機殼；2、擴壓器；3、壓氣機蓋；4、壓氣端軸封；5、活塞環；6、吸氣導流罩；7、活塞環座；8、主軸；9、導風輪；10、壓氣機調整片；11、壓氣機襯套；12、壓氣機葉輪；13、軸承；14、壓氣機端軸承座；15、止推板；16、止推軸承；17、導油罩；18、止推軸承；19、軸承；20、渦輪端軸承座；21、中間機殼；22、渦輪葉片；23、氣封；24、噴嘴內環；25、炭晶圈；26、擋油板；27、渦輪盤；28、噴嘴葉片；29、噴嘴外環；30、31、底腳；32、渦輪進氣殼葉輪機械應用舉例渦輪增壓器圖1.1040GP軸流式渦輪葉輪機械應用舉例航空發動機中的葉輪機械葉輪機械應用舉例航空發動機中的葉輪機械航空發動機中的葉輪機械航空發動機的分類：航空發動機中的葉輪機械航空發動機的分類：航空發動機中的葉輪機械渦扇發動機渦噴發動機渦軸發動機渦槳發動機槳扇發動機航空發動機中的葉輪機械渦扇發動機渦噴發動機渦軸發動機渦槳發動航空發動機中的葉輪機械最早出現的航空燃氣渦輪發動機：航空發動機中的葉輪機械最早出現的航空燃氣渦輪發動機：航空發動機中的葉輪機械航空燃氣渦輪發動機的壓氣機和渦輪主要參數：航空發動機中的葉輪機械航空燃氣渦輪發動機的壓氣機和渦輪主要參葉輪機械內部流動的復雜性內外流區別葉型不是孤立存在旋轉葉片從根到尖的展向流動變化大非對稱進出口邊界條件目的不同。以通道激波舉例說明葉輪機械內部流動的復雜性內外流區別葉輪機械內部流動的復雜性流動復雜性流動的三維性流體的可壓縮性激波流體的粘性邊界層二次流：周向二次流、徑向二次流（潛流）、間隙流流動的非定常性失速、喘振轉靜干涉葉輪機械內部流動的復雜性流動復雜性葉輪機械內部流動的復雜性葉輪機械葉片內部流動的復雜性示意葉輪機械內部流動的復雜性葉輪機械葉片內部流動的復雜性示意葉輪機械發展追溯

公元220年前，發明風車(中國)公元1000年前，走馬燈出現(中國)二十世紀初，一維設計（蒸汽輪機）二三十年代，二維設計與試驗（葉柵）四十年代初，逐步形成了亞音速軸流式壓氣機氣動設計的理論（NASA-SP-36）三十年代后，簡單徑向平衡的計算方法六十年代，準三維設計、三維流動分析近十年，隨計算機技術的有效應用，葉輪機械又進入另一個快速發展期，其主要表現為：葉片不再是葉型的簡單積疊，三維葉片型面對流動的影響被更充分地反映；三維數值技術的有效利用加速了葉輪機械的設計成型周期，其中包括對粘性和非定常特性更細化的考慮；實驗技術隨著測試及數據處理能力的提高能夠提供更詳細的流動細節

葉輪機械內部復雜流動的簡化模型葉輪機械發展追溯葉輪機械內部復雜流動的簡化模型葉輪機械內部復雜流動的簡化模型20世紀五十年代，中國旅美學者吳仲華先生提出兩個流面（S1和S2）的理論，葉片機設計的理論計算研究開始取得突破性進展。

20世紀60年代Novak等人發展出了S2流面上的流線曲率法（流線迭代法）。流線曲率法將三維空間問題化簡為S2流面上的準三維問題。補充兩個模型方程（經驗關系式）：流動損失模型和落后角模型葉輪機械內部復雜流動的簡化模型20世