普考申論題
105年
[航空器維修] 航空發動機概要
第 三 題
三、在燃氣渦輪發動機設計上，為何軸流式壓縮機葉片截面均為翼形（airfoil）設計？亦請說明當氣流通過排列之轉子葉片所產生之串聯效應（cascade effect）為何？（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到此題，首先應聯想流體力學與白努利定律在壓氣機中的應用：單一葉片採用翼形是為了以最低阻力產生最大氣動力（升力/壓力差）。接著思考「葉柵」概念，相鄰葉片排列會形成擴散通道（次音速流中前窄後寬），這就是串聯效應，能將氣流動能轉換為靜壓能。
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【破題】軸流式壓縮機之主要功能在於逐級提升進入燃燒室氣流之靜壓。將葉片設計為翼形（Airfoil）係為利用空氣動力學原理以最小氣動阻力產生最大壓力升幅；而串聯效應（Cascade Effect）則是指相鄰葉片間形成的收擴通道對整體氣流壓縮的加乘作用。 【論述】 一、葉片截面採翼形（Airfoil）設計之原因：
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軸流壓縮機翼形與葉柵
💡 翼形設計減阻增壓，葉柵效應藉擴散通道將動能轉為靜壓。
🔗 軸流壓縮機增壓能量轉換鏈
- 1 轉子作功 — 翼形葉片旋轉對氣流施力，提升氣流動能與總壓。
- 2 進入葉柵 — 氣流通過由相鄰翼形構成的串聯流道。
- 3 擴散減速 — 通道截面由窄變寬，強制氣流相對速度下降。
- 4 靜壓提升 — 依白努利定律，動能高效轉換為燃燒室所需之靜壓。
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🔄 延伸學習：延伸學習：觀察攻角（AOA）變化如何引發邊界層分離導致失速。
