6第三章 换气机构和增压系统(8)

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

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