超级军网关于涡轮原理的一个问题
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/28 22:31:26
对涡轮喷气/风扇等发动机一直有个疑问，在此请教各位发动机前辈，问题也许比较幼稚，还请各位别笑话耐心解答，在此先谢过了。
我的问题是这样的：
轮喷气/风扇等发动机的工作原理我基本明白了，不明白的是燃料在燃烧室燃烧产生的高温燃气为什么只望喷口走而不向进气口走呢？在我看来，涡轮喷气发动机就像个两头通的管子，燃料在管子里燃烧产生高温高压气体，按理应该向管子的两端同时膨胀啊？为什么实际中却是只望喷口走呢？
对冲压发动机也有同样的疑惑。冲压发动机没有压缩机、涡轮等东西，更像个管子，为什么高温高压燃气只望喷口走呢？难道进气口的压力比燃气还大？实在是想不明白，恳请前辈解惑。对涡轮喷气/风扇等发动机一直有个疑问，在此请教各位发动机前辈，问题也许比较幼稚，还请各位别笑话耐心解答，在此先谢过了。
我的问题是这样的：
轮喷气/风扇等发动机的工作原理我基本明白了，不明白的是燃料在燃烧室燃烧产生的高温燃气为什么只望喷口走而不向进气口走呢？在我看来，涡轮喷气发动机就像个两头通的管子，燃料在管子里燃烧产生高温高压气体，按理应该向管子的两端同时膨胀啊？为什么实际中却是只望喷口走呢？
对冲压发动机也有同样的疑惑。冲压发动机没有压缩机、涡轮等东西，更像个管子，为什么高温高压燃气只望喷口走呢？难道进气口的压力比燃气还大？实在是想不明白，恳请前辈解惑。
我的问题是这样的：
轮喷气/风扇等发动机的工作原理我基本明白了，不明白的是燃料在燃烧室燃烧产生的高温燃气为什么只望喷口走而不向进气口走呢？在我看来，涡轮喷气发动机就像个两头通的管子，燃料在管子里燃烧产生高温高压气体，按理应该向管子的两端同时膨胀啊？为什么实际中却是只望喷口走呢？
对冲压发动机也有同样的疑惑。冲压发动机没有压缩机、涡轮等东西，更像个管子，为什么高温高压燃气只望喷口走呢？难道进气口的压力比燃气还大？实在是想不明白，恳请前辈解惑。对涡轮喷气/风扇等发动机一直有个疑问，在此请教各位发动机前辈，问题也许比较幼稚，还请各位别笑话耐心解答，在此先谢过了。
我的问题是这样的：
轮喷气/风扇等发动机的工作原理我基本明白了，不明白的是燃料在燃烧室燃烧产生的高温燃气为什么只望喷口走而不向进气口走呢？在我看来，涡轮喷气发动机就像个两头通的管子，燃料在管子里燃烧产生高温高压气体，按理应该向管子的两端同时膨胀啊？为什么实际中却是只望喷口走呢？
对冲压发动机也有同样的疑惑。冲压发动机没有压缩机、涡轮等东西，更像个管子，为什么高温高压燃气只望喷口走呢？难道进气口的压力比燃气还大？实在是想不明白，恳请前辈解惑。
原帖由 GNRWQ 于 2008-4-15 14:42 发表
轮喷气/风扇等发动机的工作原理我基本明白了
[:a9:] 这么多人看咋没人回的呢。。。飘过捞个分，顺手号召大家踊跃回帖啊。。。
看WP、WS发动机，难道你没发现涡轮一般只有2-3级叶片，而压气机却有10多级呢？
不知我这样理解对不对。
不知我这样理解对不对。
看来你还是不大明白发动机原理
很简单,压气机产生的压力大,当然高温高压气流向后流动
冲压发动机也一样,冲压压缩后的高压气体当然也是只能向喷口喷出
涡轮一般只有2-3级叶片，而压气机却有10多级
涡轮级数少,是因为涡轮叶片作功能力强于压气机叶片,与楼主所题问题无关
很简单,压气机产生的压力大,当然高温高压气流向后流动
冲压发动机也一样,冲压压缩后的高压气体当然也是只能向喷口喷出
涡轮一般只有2-3级叶片，而压气机却有10多级
涡轮级数少,是因为涡轮叶片作功能力强于压气机叶片,与楼主所题问题无关
楼上的解释我还是不太明白，能否说的详细一点？
发动机启动时先由外部动力带动转子旋转，这样在燃烧室内就形成一股从压气机出口到涡轮的气流，当燃料在燃烧室燃烧先是由于惯性的作用，燃气向涡轮方向流动，当燃气向涡轮做功后，由于压气机级数多，经过逐级增压，再加上压气机出口通道狭小，气流速度较低，压力升高，通常是进口的10倍以上，燃烧室通道变大，燃气通过涡轮的速度较快，因而压力较低，需要说明的是发动机增大功率时，加油不可过猛，否则燃烧室压力升高过大，燃气就会向前流动，造成气阻，使发动机喘振，另外涡轮技术相对于压气机级数少很多，单级压降也要大的多，因此燃气在流过涡轮时阻力较小，因此正常情况下，燃气只会向后流动。
已经说得比较明白了，你参考下图。
气流经压缩增压后进入燃烧室燃烧，燃烧室后面是涡轮，膨胀做功...
气流经压缩增压后进入燃烧室燃烧，燃烧室后面是涡轮，膨胀做功...
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补充一下 发动机爱好者 的：
点火后气流的惯性有一定作用，但不是主要的。简单地说，是压气机和涡轮叶片的偏转规律决定了气流是从压气机想涡轮方向运动的。
压气机叶片的偏转规律决定了，只要压气机正向旋转，就会给气流一个向后的力，让气流向涡轮方向运动。
涡轮叶片的偏转规律则决定了只要有高压燃气通过涡轮，就会推动涡轮正向（以设计要求）旋转，并且带动压气机正转。然后再回到上面的压气机部分......
P.S.以前maya版主解答过的......
点火后气流的惯性有一定作用，但不是主要的。简单地说，是压气机和涡轮叶片的偏转规律决定了气流是从压气机想涡轮方向运动的。
压气机叶片的偏转规律决定了，只要压气机正向旋转，就会给气流一个向后的力，让气流向涡轮方向运动。
涡轮叶片的偏转规律则决定了只要有高压燃气通过涡轮，就会推动涡轮正向（以设计要求）旋转，并且带动压气机正转。然后再回到上面的压气机部分......
P.S.以前maya版主解答过的......
发动机启动的时候是用高压气体带动发动机先动，这个时候气肯定从喷口走了。压气机叶片和涡轮叶片是偏向一个方向的，在燃料爆燃产生高温高压燃气后，如果向两端同时膨胀的话压气机和涡轮转子运转方向是相反的。这个时候因为预先已经有个正转在，加上进气的惯性，密密麻麻的压气机叶片造成的阻力又比涡轮的大，导致燃气向喷口走，从喷口走前带动涡轮做功，涡轮的功又带动压气机压缩，给进气口端气体一个压力和向后运动，这样就保证气体源源不断的向喷口走了。不知道这样理解对不对。
有涡轮和压气机的还好理解，冲压发动机什么都没有，它又是怎么保证气体只往喷口走的呢？还请各位解惑。谢谢！
有涡轮和压气机的还好理解，冲压发动机什么都没有，它又是怎么保证气体只往喷口走的呢？还请各位解惑。谢谢！
冲压发动机前面有个导气锥体，起到使来流减速扩压的作用，所以他必须在一定速度下才能启动，进气速度为3倍音速时，理论上可使空气压力提高37倍，速度不一样，进气道锥体也不同。另外，冲压发动机排气管很长，截面比进气截面大得多，而且里面没有障碍物，燃气以高速向后喷时有很大惯性，对燃烧室的燃气有抽吸作用
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冲压发动机本来就有个启动速度，2马赫以上嘛，进气本来就2马赫以上进来的
另外设计的流道就是按从前往后的气体流动方向设计的
燃烧室以前的压气机段压力这么高，燃气一般不大会向高压方向移动，燃烧室后一般就是降压降温过程
原帖由 aliasmaya 于 2008-4-16 11:47 发表
还有一种情况是发生在涡扇发动机上的，不同于涡喷，前者有外涵道直通加力燃烧室，在接通加力过程中有可能发生压力脉动过大（压力突升）、所谓的硬点火，使得气流反窜入外涵道，对外涵风扇节流，引发失速甚至喘振。
========================这种情况就是压力变化造成的
原帖由 克虏伯火炮 于 2008-4-16 12:20 发表
补充一下 发动机爱好者 的：
点火后气流的惯性有一定作用，但不是主要的。简单地说，是压气机和涡轮叶片的偏转规律决定了气流是从压气机想涡轮方向运动的。
压气机叶片的偏转规律决定了，只要压气机正向旋转，就 ...
也不尽然，对转涡轮就是风扇和压气机逆向旋转的，关键是设计的压气机和风扇的流动方向
原帖由 GNRWQ 于 2008-4-16 16:44 发表
那冲压发动机里面受燃气反作用力的是哪个部件呢？看了楼上的解释，感觉好像就是气体从发动机中过了一下，没有受力组件，发动机怎么向前运动呢？
从下图来看，受燃气反作用力的应该是发动机前的扩散区内壁，超音速气流经进气口进入发动机的扩散区，气流减速增压（气流速度31马赫时，增压约1.87，气流速度3马赫时，增压可达37，这与压气机的功效一样），燃气燃烧膨胀进一步减弱了气流速度，并保持一个动态平衡，使发动机内的气体压力总是大于喷口压力，同时又小于进口压力。
原帖由 GNRWQ 于 2008-4-16 16:44 发表
那冲压发动机里面受燃气反作用力的是哪个部件呢？看了楼上的解释，感觉好像就是气体从发动机中过了一下，没有受力组件，发动机怎么向前运动呢？
7楼的图很说明问题了。
发动机的推力来源于气体在进入发动机前的速度（动量）与离开发动机事的速度（动量）之差，所以，发动机所受轴向力（推力/阻力）从气流速度的变化就可以看出来：增速越快的地方，推力越大。
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看来这个问题感兴趣的还不少，也许用数理语言描述更容易理解一点。
是不是该复习下伯努利方程了？化工原理的时候学过，都还给老师了。:L
伯努利方程（Bernoulli equation）
理想正压流体在有势彻体力作用下作定常运动时，运动方程（即欧拉方程）沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。因著名的瑞士科学家D.伯努利于1738年提出而得名。对于重力场中的不可压缩均质流体 ，方程为
p+ρgz+(1/2)*ρv^2=C
式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度；z 为铅垂高度；g为重力加速度。
上式各项分别表示单位体积流体的压力能 p、重力势能ρg z和动能(1/2)*ρv ^2，在沿流线运动过程中，总和保持不变，即总能量守恒。但各流线之间总能量（即上式中的常量值）可能不同。对于气体，可忽略重力，方程简化为p+(1/2)*ρv ^2＝常量(p0)，各项分别称为静压 、动压和总压。显然 ，流动中速度增大，压强就减小；速度减小， 压强就增大；速度降为零，压强就达到最大(理论上应等于总压)。飞机机翼产生举力，就在于下翼面速度低而压强大，上翼面速度高而压强小 ，因而合力向上。 据此方程，测量流体的总压、静压即可求得速度，成为皮托管测速的原理。在无旋流动中，也可利用无旋条件积分欧拉方程而得到相同的结果但涵义不同，此时公式中的常量在全流场不变，表示各流线上流体有相同的总能量，方程适用于全流场任意两点之间。在粘性流动中，粘性摩擦力消耗机械能而产生热，机械能不守恒，推广使用伯努利方程时，应加进机械能损失项。
是不是该复习下伯努利方程了？化工原理的时候学过，都还给老师了。:L
伯努利方程（Bernoulli equation）
理想正压流体在有势彻体力作用下作定常运动时，运动方程（即欧拉方程）沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。因著名的瑞士科学家D.伯努利于1738年提出而得名。对于重力场中的不可压缩均质流体 ，方程为
p+ρgz+(1/2)*ρv^2=C
式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度；z 为铅垂高度；g为重力加速度。
上式各项分别表示单位体积流体的压力能 p、重力势能ρg z和动能(1/2)*ρv ^2，在沿流线运动过程中，总和保持不变，即总能量守恒。但各流线之间总能量（即上式中的常量值）可能不同。对于气体，可忽略重力，方程简化为p+(1/2)*ρv ^2＝常量(p0)，各项分别称为静压 、动压和总压。显然 ，流动中速度增大，压强就减小；速度减小， 压强就增大；速度降为零，压强就达到最大(理论上应等于总压)。飞机机翼产生举力，就在于下翼面速度低而压强大，上翼面速度高而压强小 ，因而合力向上。 据此方程，测量流体的总压、静压即可求得速度，成为皮托管测速的原理。在无旋流动中，也可利用无旋条件积分欧拉方程而得到相同的结果但涵义不同，此时公式中的常量在全流场不变，表示各流线上流体有相同的总能量，方程适用于全流场任意两点之间。在粘性流动中，粘性摩擦力消耗机械能而产生热，机械能不守恒，推广使用伯努利方程时，应加进机械能损失项。
简单说吧，楼主好像没有考虑压强的问题，压气机产生的压强的确比燃气大，不过截面积比较小而已。
原帖由 aliasmaya 于 2008-4-16 11:47 发表
还有一种情况是发生在涡扇发动机上的，不同于涡喷，前者有外涵道直通加力燃烧室，在接通加力过程中有可能发生压力脉动过大（压力突升）、所谓的硬点火，使得气流反窜入外涵道，对外涵风扇节流，引发失速甚至喘振。
突然想起趴窝皇后。。。。。。。
原帖由 aliasmaya 于 2008-4-16 11:47 发表
还有一种情况是发生在涡扇发动机上的，不同于涡喷，前者有外涵道直通加力燃烧室，在接通加力过程中有可能发生压力脉动过大（压力突升）、所谓的硬点火，使得气流反窜入外涵道，对外涵风扇节流，引发失速甚至喘振。
突然想起皇后大人。
趴窝没商量:D
问过发动机专业的老师，回答的大概意思是：燃机的燃烧是等压燃烧，燃烧过程压力没变化的，对压气机没有反作用力，是在涡轮（或者叫透平 ）中才膨胀做工。所以燃气不会反流。
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25楼的等压燃烧是正解:D :D