Ist dieses Bild der Kompressor-Aerodynamik korrekt?

Die @Federico-Erinnerung hat den Beantwortungsprozess etwas verkompliziert, aber jetzt verstehen wir Ihr eigentliches Problem. Ich kann direkt unten eine gezielte Antwort geben. Ich habe andere Elemente am Ende verschoben. Sie können sie ignorieren, da sie darauf abzielten, Ihre Frage zu klären und sind in der Tat nicht mehr relevant.

Wenn ich Y als Relativgeschwindigkeit betrachte, dann sollte X auch gleich sein, allerdings in entgegengesetzter Richtung, oder?

Guter Punkt, sie sind gleich groß. In der Zeichnung gibt es eine Annäherung:

Ich kann den von X definierten Begriff nicht verstehen

Die für Geschwindigkeiten in dieser Zeichnung verwendete Konvention scheint zu sein: Geschwindigkeiten relativ zu Rotoren sind als gepunktete Linien gezeichnet, und Geschwindigkeiten relativ zu Statoren sind als einfache Linien gezeichnet. Da Statoren am Motor befestigt sind, können Liniengeschwindigkeiten als "absolut" angesehen werden.

• Y ist die Tangentialgeschwindigkeit des IGV und von Statoren im Allgemeinen relativ zu dem Rotor der ersten Stufe und zu Rotoren im Allgemeinen. Y ist die scheinbare Geschwindigkeit der Statoren.
  
• X ist die Tangentialgeschwindigkeit von R1 (Rotor der ersten Stufe) relativ zu S1 (Stator der ersten Stufe). X ist die wahre Geschwindigkeit der Rotoren.

In der Note wird die relative Geschwindigkeit durch D angezeigt, was meiner Meinung nach C ähnlich ist, wodurch C zur relativen Geschwindigkeit wird

• Wenn Sie sich R1 ansehen, gibt es Pfeile, um hervorzuheben, dass der Rotorkanal ein divergierender Kanal ist: Der Kanal verlangsamt die Luft und erhöht gleichzeitig den Druck.
  
  

• E, das als "absolut" beschrieben wird, ist mit der Tatsache verknüpft, dass es relativ zu Stator S1 ist, der als in demselben Bezugssystem wie der Motor und "absolut" angesehen werden kann.
  

  • D ist die Geschwindigkeit der Strömung relativ zu R1 und E ist die gleiche Geschwindigkeit relativ zu S1. Der Unterschied ist: Beim Stator wird D durch die Rotation X beeinflusst.
  • Für den Rotor R1: C wurde in D umgewandelt. Der Betrag von D ist aufgrund der Verzögerung durch den divergierenden Kanal von R1 kleiner.
  • Für den Stator S1: B wurde in E umgewandelt. Die Größe von E ist aufgrund des von R1 erzeugten Abwinds größer.
  • Da die Masse gleich ist und die Kraft Masse mal Beschleunigung ist, gibt es am Eingang von S1 einen Energieüberschuss. Dies ist der Schlüssel zum Verständnis des Kompressorprinzips.

• Der Statorkanal S1 ist wieder ein divergierender Kanal. Es wandelt die durch die Rotation hinzugefügte Energie in Druck um und verlangsamt die Luft von der E- auf die F-Geschwindigkeit:
  

• Dieser Vorgang endet hier für die erste Stufe, er wird für die anderen Stufen genauso wiederholt, außer dass IGV nicht erforderlich sind, da der Stator so konstruiert ist, dass er den richtigen Anstellwinkel und die richtige Geschwindigkeit G für R2 bereitstellt.

Unterm Strich, wenn wir den Prozess aus Sicht des Kompressors, also aus Sicht der Statoren, für die Stufe R1/S1 betrachten:

• Luft am Ausgang der Stufe hat die gleiche Geschwindigkeit wie am Eingang, F ≈ B
• Der Druck am Auslass ist aufgrund der Zugabe von kinetischer Rotationsenergie (deren Quelle die Turbine und letztendlich der Kraftstoff ist) etwas größer als am Einlass.
• Durch das Hinzufügen von Stufen kann der Druck schrittweise erhöht werden. Das Druckverhältnis einer Stufe wird durch den Anstellwinkel an Lauf- und Leitschaufeln begrenzt. Steigender Druck bedeutet sinkende (axiale) Geschwindigkeit. Eine kleinere axiale Geschwindigkeit am Auslass, konjugiert mit einer konstanten X/Y-Tangentialgeschwindigkeit, erhöht den Angriffswinkel auf das nächste Strömungsprofil, möglicherweise über den Strömungsabrisswinkel hinaus.

IGV haben keine Funktion zur Umwandlung von Geschwindigkeit in Druck, ihre Rolle besteht nur darin, den richtigen Anstellwinkel für R1 zu erzeugen. Die Pfeile gleicher Länge betonen, dass ein IGV-Kanal weder divergiert noch konvergiert: Wenn die Geschwindigkeitsgröße am Einlass der ersten Stufe relativ zur Stößelgeschwindigkeit angepasst werden muss, muss dies bei einem solchen IGV durch den Triebwerkseinlasskanal vor dem erfolgen IGV.

Die Leitschaufeln haben eine doppelte Rolle, die oben für IGV erläuterte und diejenige, um die von X hinzugefügte Energie in Druck umzuwandeln.

Nachfolgend werden Ihre ersten Fragen beantwortet.

Warum ist der Y-Vektor in die entgegengesetzte Richtung?

Die Y-Geschwindigkeit ist die relative Luftgeschwindigkeit für den Rotor, sie ist der tatsächlichen Rotation des Rotors entgegengesetzt. Es ist wie Luft, die von vorne kommt, wenn sich ein Flügel vorwärts bewegt:

Wie werden sich die Druckzonen (hoch und niedrig) auf den Rotor- und Statorschaufelblättern ausbilden?

Schaufeln und Leitschaufeln sind einfache Tragflächen, die hier den Sehnenwinden C, E und G ausgesetzt sind, genau wie normale Flügeltragflächen. Es bilden sich Druckgradienten wie bei jedem Tragflügel. Bsp. für C und die ersten Rotorblätter, links Ihre Zeichnung, rechts dieselbe Zeichnung gedreht:

C, E und G sind die relativen Winde, wie sie von den Blättern des Rotors der 1. Stufe, den Blättern des Stators der 1. Stufe bzw. den Blättern des Rotors der 2. Stufe „gesehen“ werden.

C ist das Ergebnis der Vektoraddition von B und Y

E ist das Ergebnis der Vektoraddition von D und X

G ist das Ergebnis der Vektoraddition von F und Y

Das erinnert irgendwie an das physikalische Dilemma, ob Licht ein Teilchen oder eine Welle ist. Betrachten wir die einströmende Luft als kontinuierliche Energiewelle.

Man kann sehen, obwohl der einströmende Luftstrom 90 Grad zum nächsten Teil des Einlass/Rotor/Stator/Rotor-Diagramms verläuft, würde die Hinterkante des „oberen Flügels“ die Welle direkt in den entgegenkommenden nächsten Satz von „Flügeln“ „prallen“. " im richtigen (relativen) Anstellwinkel .

Denken Sie daran, dass es für jede Stufe einen ganzen Ring von "Flügeln" gibt und dass Strahlkompressoren durch eine plötzliche Änderung des Einlassluftstroms "festgefahren" werden können (was zu vermeiden ist). Aus diesem Grund schützen Strahlgondeln den Verdichtereinlass.

Zunächst sehen die Einlassschaufeln im Vergleich zu den Statorschaufeln "nach hinten" aus, aber das Diagramm ist korrekt. Es mag fraglich sein, warum sie für jede Entladungsstufe durchgezogene und gestrichelte Linien abwechseln, aber das kann herausgefunden werden.

Wie bilden sich Nieder- und Hochdruckzonen (hoch und niedrig) ... auf den Rotor- und Statorschaufelblättern?

Der Druck nimmt zu und das Volumen ab, wenn Luft von oben nach unten im Diagramm komprimiert wird. In diesem Fall überträgt der höhere Druck unter den Flügeln die mechanische Energie des Rotors in die Verdichtung der Luft. Jede Stufe komprimiert mehr und mehr. Der Stator "richtet" den Luftstrom für einen weiteren Rotordurchgang aus.

Schließlich kann das Konzept des "relativen Winds" für diese Anwendung überprüft werden. Bei Eisbooten ist der (Seitenwind), der das Boot antreibt, nicht dasselbe wie der (aus der Bewegung des Bootes), der den Schub des Segels erzeugt, wodurch es viel schneller als der Wind fahren kann. Der relative Wind vom Rotor (bei Tausenden von U / min) wäre der Hauptvektor.

Es kann hilfreich sein, die Vektoren maßstabsgetreu zu zeichnen .