Почему компрессоры сужают поток, если это снижает давление?

Ваше понимание уравнения Бернулли правильное, но ситуация в компрессоре более сложная, потому что энергия добавляется вращающимися лопастями.

Когда скорость дозвукового потока уменьшается, а энергия не добавляется, общее давление остается прежним. Это означает, что статическое давление должно увеличиваться, потому что левая сторона уравнения Бернулли не меняется:

Pt = Ps + 1/2 x rho x скорость ^ 2

Но в компрессоре вращающиеся лопасти добавляют энергию за счет механической работы, которую они совершают над жидкостью, и, следовательно, общее давление увеличивается. Таким образом, хотя приведенное выше уравнение остается в силе, LHS теперь увеличивается. Тогда статическое давление определяется уравнением изоэнтропического сжимаемого потока:

Pt = Ps x (1 + 0,2 x Mn ^ 2).

Когда кто-то говорит об изменении «давления», он должен быть очень четким, имеет ли он в виду статическое или общее давление.

Что делает компрессор, так это увеличивает общее давление. Суммарные значения являются мерой энергии в потоке. Но поскольку число Маха остается примерно одинаковым от входа в компрессор до выхода, статическое давление также увеличивается. Но на самом деле это не так важно, важным фактором является увеличение общего давления. Общие значения представляют содержание энергии в жидкости, потому что, как вы можете видеть в уравнении Бернулли, содержание энергии может быть обменено между членом скорости и статическим членом, когда жидкость ускоряется или замедляется, но это просто сдвиг энергии от одного формы в другую, это не меняет общего содержания энергии.

Поскольку воздух в компрессоре сжимается, ему на самом деле требуется меньше места, как подсказывает ваша интуиция. Усложняющим фактором является то, что температура воздуха также увеличивается, так что это не просто тот же объем воздуха при более высоком давлении. Но если бы компрессор расширился, как вы предлагаете, скорость уменьшилась бы слишком сильно, и тогда поток воздуха через лопатки ротора и статора был бы слишком медленным. Это приведет к тому, что они потеряют свои аэродинамические характеристики. Вращающиеся лопасти были бы неэффективны в добавлении энергии, и лопасти заглохли бы, так как скорость вращения была бы слишком высокой по сравнению с низкой осевой скоростью. Высокая скорость вращения лопастей и низкая осевая скорость воздуха приводят к увеличению угла атаки воздуха на лопасти. Они глохнут, как крыло самолета, медленно летящего под большим углом атаки. Когда воздух в компрессоре останавливается, он больше не хочет течь в направлении увеличения давления к камере сгорания. Он меняет направление, и пламя может выйти даже из передней части двигателя. Не хорошо!

Скорость дозвукового потока увеличивается, когда поперечное сечение сужается вниз по течению. Если не добавлять энергию, давление будет уменьшаться в соответствии с законом Бернулли. Однако в компрессоре каждая ступень будет добавлять энергию к потоку, и эта энергия повышает статическое давление. Сужение меньше для увеличения давления и больше для обеспечения надлежащей скорости потока .