軸流式壓縮機和離心式壓縮機的工作原理是什麼？有什麼優缺點？

12-20

今年本田引擎使用的軸流式壓縮機表現似乎並不是很好，那麼這種壓縮機設計用在賽車上是有什麼優點么？或者說為什麼本田堅持使用這種設計？

跟大多數人一樣，提問者分不清什麼是渦輪什麼是壓縮機，統統用渦輪表述。所以我修改了題目。
渦輪增壓器一端與廢氣接觸的叫做渦輪端turbine stage，另一端與新鮮空氣接觸的叫做壓縮機端compressor stage。
而本田使用的渦輪增壓器，在渦輪端，依然是向心渦輪 radial turbine；在壓縮機端，似乎使用了軸流壓縮機axial compressor（這一點實際上有待考證）。
FIA今年的幾個相關規定是：

渦輪增壓器的軸線必須與發動機曲軸軸線平行，其高度不得高於賽車中心線25mm。
賽車燃油流量不得超過100kg/h
渦輪增壓器轉速不超過125，000rpm

第一條表明增壓器軸線必須盡量低，第二條基本限制了增壓器壓縮機的最大流量和壓比。第三條限制了渦輪增壓器的轉速。
根據一些消息，壓縮機的最高出口絕對壓力可能在3.5bar。而燃油流量基本確定了空氣流量，我計算大概在1000kg/hr左右。加上轉速的限制，增壓器的徑向尺寸也就基本確定了。渦殼和壓殼是整個增壓器上直徑最大的零件，中間體的直徑略小。很顯然，兩端使用離心式葉輪的增壓器，要麼布置在發動機後方，要麼縱向橫跨發動機V型夾角。
所以你可以跟雷諾這樣：整個增壓器放在發動機後端，MGU-H放在發動機夾角里

或者跟梅賽德斯這樣增壓器放在後端，MGU-H放在增壓器中間靠近壓縮機一側

或者像本田現在這樣劍走偏鋒，把壓縮機搞成軸流的塞在發動機夾角里。（如果你仔細看壓縮機端，那個壓殼看起來是軸向進氣，圓周切向出氣的，似乎也不是通常的軸流壓縮機，這也是我覺得這種說法有待考證的原因）

縱跨的實物圖片沒找到。

本田說他們搞過三種布置方案，最終選擇了這種，也是布置和性能權衡的結果。
今年四個車隊的布置方案見下圖：紅色是渦輪端，藍色是壓縮機端，咖啡色是mgu-h。
賓士這種縱跨式布置可以很好的解決mgu-h的散熱問題，但是跨度太大增壓器轉子的穩定性是個問題
雷諾這種我覺得最好，結構上比法拉利穩定，軸跨度也短，mgu-h的散熱也不是問題
本田這種軸流壓縮機實在是出乎意料。

原圖來自http://en.f1i.com/magazine/10369-hondas-radical-power-unit-design.html/2

我實在是不懂為什麼要用軸流壓縮機，軸流工作範圍窄一些，可是對於F1來說工作範圍並非重點考慮的；軸流效率比離心式高，這一點是優勢；但是單極軸流壓比不夠高，一般在高壓比場合都是多級串聯，比如渦扇渦噴發動機。對於這種需要3.5bar壓力的應用，軸流應該算不上一個好的選擇。據我僅有的一點葉輪機械的知識來看，軸流單級做到這種壓比，軸線必須很長，葉片數很多，而且扭曲很大。（實際上本田會不會使用了長軸線的混流壓縮機葉輪呢？需要懂葉輪機械設計的人來分析了。）另外這個壓縮機的尺寸非常小，我也不知道為什麼。因為通常軸流壓縮機的葉輪要比離心式的大。

F1網站上3月5日的這篇文章又是什麼意思？本田要改嗎？
http://www.formula1.com/content/fom-website/en/latest/technical/2015/2/mclaren-mp4-30---honda-power-unit-layout.html

先把答案寫下，軸流式壓縮機和離心式壓縮機，最大的區別在幾何形狀上，軸流式可以做成長條型，這樣做的目的是為了把壓縮機更好的塞進引擎的V型夾角中，這樣緊湊的設計是為了能配合MP4-30的緊湊低風阻的尾部設計。
也就是說相對離心式壓縮機的，軸流式壓縮機有更佳緊湊的引擎，這給尾部空氣動力學帶來了很大的設計空間。

上圖為傳統的離心式壓縮機（為什麼我都說壓縮機，因為軸心或離心渦輪系統的區別就是壓縮機的壓縮方式）可以看到其氣體是沿著風扇葉片運動的與中心軸是垂直的，賓士就是採用這種渦輪和離心式壓縮機分離的方式，主要作用是壓縮機遠離高溫渦輪，這樣就可以選用較小尺寸的中冷器，並將壓縮機放在引擎V型夾角中，主要作用是減少壓縮空氣與進氣畸管的距離，達到較小渦輪遲滯的現象。

上圖是本田採用的軸心式壓縮機，氣體的運動方向與壓縮機的中心軸是平行的，如果還不明白那我告訴你你家的電風扇就是軸心式壓縮機。本田和賓士一樣把渦輪和壓縮機分開，並且更加變態的把壓縮機放置在V型夾角的正中間，由於軸心式壓縮機的幾何優勢可以做的更加緊湊，這一切都是為了有更加緊湊的設計和更加小的渦輪遲滯現象。那麼軸心式壓縮機是不是沒有缺點呢？肯定不是，其最大的缺點就是，雖然壓縮空氣流速大（可以使MGU-H將更多的能量分配到動力中去而不用為渦輪提供較大能量），但是增壓壓力小，由於FIA對燃油流速有嚴格的控制100kg/h（現在不是有些車隊有辦法躲過檢測嗎？所以…），這樣一來使得壓縮空氣的最大的氣壓也就3.5bar左右，所以本田才會使用這個方案。當然邁凱輪本田現在還有一個問題就是，軸心式壓縮機的增壓值幅度較小（何辛說的自己沒有研究），使得動力的輸出難以控制得平順。

上圖是現在四種引擎各個部件不同的布局方式。
其實上面說了那麼多壓縮機的問題其實不是邁凱輪本田現在最大的問題，最大的問題在於過去緊湊的布局，使得各個部件的散熱問題尤其嚴重，這也相應的對引擎部件提出更大的考驗，尤其是MGU-H和壓縮機同在V型夾角中。當然全新的賽車設計並不是那麼容易搞懂的，加油邁隊！
本文參考http://m.hupu.com/bbs/12641196.html#commentContent

軸流式風量大風壓小

離心式風量小風壓大

最簡單粗暴的解釋。

軸流式壓氣機，迎風面積小，單級增壓效率低。

離心式壓氣機，迎風面積大，單級增壓效率高。

離心式
優點:單級增壓比高，可達7:1，穩定工作範圍寬，結構簡單可靠，重量輕，所需啟動功率小
缺點:效率低，效率最高只有83%~85%，離心式壓氣機流通能力低，迎風面積大，阻力也大。且不易做成多級壓氣機

軸流式
優點:可用增加級數的方法提高總增壓比，以提高壓氣機效率，軸流式壓氣機效率可達85%以上。軸流式壓氣機單位面積流通能力高，迎風面積小，阻力小
缺點，單級增壓比低，一級增壓比只有1.15-1.35，且結構複雜

不懂汽車發動機，但從航空發動機應用來看，目前大部分是軸流式壓氣機，離心式只在一些小型航空發動機中應用，軸流式增壓比大，長度更長，單級增壓比離心式更大，長度短。手機碼字，暫時想到這麼多。

離心式空氣壓縮機是由葉輪帶動氣體做高速旋轉，使氣體產生離心力，由於氣體在葉輪里的擴壓流動，從而使氣體通過葉輪後的流速和壓力得到提高，連續地生產出壓縮空氣。離心式空氣壓縮機屬於速度式壓縮機，在用氣負荷穩定時離心式空氣壓縮機工作穩定、可靠。

離心式空壓機的特點：

①結構緊湊、重量輕，排氣量範圍大；

②易損件少，運轉可靠、壽命長；

③排氣不受潤滑油污染，供氣品質高；

④大排量時效率高、且有利於節能。

離心式空壓縮的工作原理：

隨著機軸傳遞給葉片的動能,氣體在葉片驅使下高速旋轉,產生離心力,機內氣體在離心力作用下,沿葉片流道向葉片出口甩出.從葉片出口流出的高速氣體,在蝸殼流道內速度逐漸變慢,壓力逐漸升高,並沿排出口排出.與此同時,葉片入口處的氣體減少,壓力降低,形成出入口壓差,也就連續吸入新的氣。

軸流式壓縮機是由轉子和定子組成，動葉是軸流式壓縮機對氣體作功的唯一元件，一列動葉和後面的靜葉的組合構成軸流式壓縮機的一個級，氣體以一定的速度和方向進入動葉後，由於轉子高速旋轉，使葉片對氣體作功，當氣體流出動葉時，速度，壓力都提高，流出動葉的氣體通過靜葉的作用一方面將氣體動能盡量轉換成壓力的提高，另一方面使氣流按一定的方向和速度進入下一級繼續進行壓縮。這樣，氣體經多級壓縮後，壓力逐漸提高，直至符合要求。

軸流式壓縮機的工作原理：

氣體由軸向吸入，經壓縮後從軸向排出的一種透平壓縮機。屬速度型壓縮機。主要由葉輪、導葉和機殼等組成。依靠高速旋轉的葉輪將氣體從軸向吸入，氣體獲得速度後排入導葉，經擴壓後再沿軸向排出。

軸流式壓縮機的特點：

①氣流路程短；

②阻力損失較小，流量較大

③效率比離心式壓縮機高。

大多用於燃氣輪機和噴氣式發動機。石油化工生產中有的用軸流—離心組合式壓縮機輸送流量大的氣體。

普通模塊機是模塊化的，現在的風冷螺桿也是模塊化的，硬說兩者之間的區別的話，就在兩者所用的壓縮機不同，所用壓縮機的能效比不同；螺桿壓縮機的綜合能效比偏低，而大多模塊機所採用的渦旋壓縮機要比螺桿壓縮機的效率高很多。
在實際應用工程當中，如果具備安裝條件，有足夠大的室外機安裝空間的話首選模塊機，最常見的模塊機是以65kW和130kW為主的，大廠家是以130模塊機為主的，一些不入流的空調廠家是以65模塊機為主的。使用模塊機的最大優點是集成應用，個體出現故障不影響整體使用，維修維護成本相對較低。而模塊化應用風冷螺桿，一旦任何一台出現故障，對整個空調系統的影響都會很大，且維修維護成本較高。轉自
http://www.qdhctzl.com/news/72.html
青島宏成泰機電設備有限公司為客戶提供專業的401DHVM-64D1壓縮機

不如先了解一下軸流風機和離心風機。