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指导教师评语 签名 年 月 日 附件 外文资料翻译译文 维多级轴流压缩机性能的解析优化 摘要 对多级压缩机的优化设计模型，本文假设 固定的流道形状 以 入口和出口的动叶绝对 角度，静叶的绝对角度和静叶及每级的入口和出口的相对气体密度作为设计变量， 得到压缩机 基元级的基本方程和多级压缩机的解析关系。

用数值实例来说明多级压缩机的 各种参数对最优性能 的影响 。

关键词 轴流 压缩机 效率 分析关系 优化 引言 轴流 式 压缩机的设计是 工艺技术的部分，如果 缺乏准确的预测 将 影响设计过程。

至 今 还 没有 公认的 方法 可使新的设计参数达 到个足够精 确的值， 通过应用些 已经取得新 进展 的 数值优化技术 ， 以 完成 单 级 和多级轴流式压缩机的设计。

计算流体动力学 和 许多更准确的方法特别是发展计算的 技术 ， 已经应用到许多轴流式压缩机的 平面和 三维优化设计。

它仍然是使用维流 体力学 理论 用数值实例 来计算压缩机的最佳 设计。

通过以下 假设提出了详细的数学模型 用以 优化设计单 级 和多级轴流涡轮 固定的轴向 均匀 速度 分布 固定流动路径的形状分布，并获得了 理想 的优化结果 。

陈林根 等人也采 用了类似的想法 ，通过 假设个固定的轴向速度分布的优化设计提出了 设计 单级轴流式压缩机种数学模型。

在本文 中为优化设计多级轴流压缩机的模型，提出了假设个固定的流道形状，以入口和出口的动叶绝对角度，静叶的绝对角度和静叶及每级 的入口和出口的相对气体密度作为设计变量，分析 压缩机的 每个 阶段之间的 关系 ， 用数值实例来说明多级压缩机的各种参数对最优性能的影响。

基元级的基本方程 考虑图 所示由 级组成的轴流压缩机 ， 其压缩过程焓熵图和中间级的速度三角形见图 和图 ， 相应的 中间级的 具体焓熵图如图 ，按维理论作级的性能计算。

按般情况列出轴流压缩机中气体流动的能量方程和连续方程 ，工作流体和 叶 轮的速度 。

在不同 级 的轴向流速不为常数 ，即考虑  ，   时的能量和流量方程。

在下列假定下分析轴流压缩机的工作 相对于稳定回转的动叶静叶和导向叶片机构 ， 气体流动是稳定的 流体是可压缩无黏性和不导热的 通过级的流体质量流量为定值 在实际工质的情况下 ， 压缩过程是均匀的 本级出口绝对气流角为下级进口角绝对气流角 忽略进出口管道的影响。

在每级的具体焓如下       第 阶段 的动叶和静叶的焓值损失总额计算如下                                  其中  是第 阶段动叶叶片轮廓总损失系数，  是第 阶段静叶叶片轮廓总损 失的系数。

图 级轴流式压缩机的流量路径。

叶片轮廓损失系数  和  是 工作流体和 叶 片 的 几何 功能参数 。

它 们可以使用 各种方法 及视作 常量 来 计算。

当  和  看做工 作 流体 和叶片的几何 功能 参数 时 ，可以使用迭代的方法 来计算损失系数 。

使用迭代方法解决 计算损失系数 选择  和  初 始值，然后计算 各级的 参数。

计算的  ，  值，重复第步，直到 计算值和原值 之间的差异足够小。

第 阶段 理论 所需 计算得 ， ，     第 阶段 实际所需计算得 图 级压缩机的焓熵图 图 中间级的速度三角形 图 中间级的焓熵图  基元级反应度定义为  。

因此有      ，        在这里  ，  视作速度系数 ，它们的计算 为 ， ， ， 和 ，                       级组的数学模型 压缩机各级的比压缩功为    则总的比耗功为 ， 各级的滞止等熵能量头为则级组各级滞止等熵比压缩功总和为 ，，级组等熵比压缩功为 ， 则 ， 为压缩机的重热系数。

根据定义 ，多 级 压缩机通流部分 滞止等熵效率为   求解确定各级 能量头的分配              方程式 同样可以写作   ，    ，        ，        ，        ，       ， ，      出于方便，些参数简化约束计算做了如下定义                                                           这里   是气动力函数，  在这里的 是滞止声速相对应的   ，且  是相对面积 ，  是相对密度， 是叶片高 ，  是流量系数。

通过 的论文引入等熵线系数，个是   这里       因此约束条件也可写作      ， ，                           ， ，                             ， ，              ，                    在这里多级轴流式压缩机滞止等熵线的效率计算如下       ，