第三章、叶片式流体机械中的能量转换 1、流体在转轮(叶轮)中的运动分析 2、叶片式流体机械的基本方程 3、主要过流部件的工作原理 4、流体机械内的能量损失及效率 5、变工况时能量转换的影响 6、有限叶片数的影响 7、反作用度 2021-2-24 西华大学宋文武教授
2021-2-24 西华大学 宋文武 教授 1 第三章、叶片式流体机械中的能量转换 1、流体在转轮（叶轮）中的运动分析 2、叶片式流体机械的基本方程 3、主要过流部件的工作原理 4、流体机械内的能量损失及效率 5、变工况时能量转换的影响 6、有限叶片数的影响 7、反作用度
流体在转轮(叶轮)中的运动分析 1、流体速度及速度三角形 2、转轮流道的轴面投影图 1)、轴面(子午面) 2)、轴面投影 3)、轴面流线 4)、轴面截线 5)、叶片包角θ 6)、流面 2021-2-24 西华大学宋文武教授
2021-2-24 西华大学 宋文武 教授 2 一 、流体在转轮（叶轮）中的运动分析 1、流体速度及速度三角形 2、转轮流道的轴面投影图 1）、轴面(子午面) 2）、轴面投影 3）、轴面流线 4）、轴面截线 5）、叶片包角θ 6）、流面
流体速度及速度三角形 转轮中的流动速度: 对于转轮叶片上某一质点: C=W+乙(由相对速度和圆周速度构成矢量合成速度) W一一相对速度,流体质点相对于转轮的运动速度(沿叶片的运动速度与叶片骨线相切) C—一绝对速度(流体质点相对于地面坐标系的运动速度) U—一牵连速度(流体质点随转轮一起旋转的运动速度)即把运动坐标系建立在转轮上, 其相对于地面坐标系的运动速度,沿转轮圆周的切线方向。 2021-2-24 西华大学宋文武教授
2021-2-24 西华大学 宋文武 教授 3 流体速度及速度三角形 转轮中的流动速度:
绝对速度D 相对速度四 202
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流速三角形的定义与用途 流速三角形:研究流体质点在转轮流道中的运动时,可认为是由相对运动和牵连运动两部分 组成的复合运动,通过矢量法或平行四边形法贝确定也可以简优成一个封闭三角形称倒 流速三角形, 用途对于转轮流道中任意点的质点流动情况都可以用这点的速度三角形来进行猫述因此, 流速三角形是用于在流体机械工作过程中对速度场进行分析的重要工具。那么,在转轮流道 中可以出无数个流速三角形,但是我们常接触的是叶片进出囗的速度三角形 转技轮叶片进、出囗速度三角形的姐成:用流面去截割叶片→截面(翼型) 2021-2-24 西华大学宋文武教授
2021-2-24 西华大学 宋文武 教授 5 流速三角形的定义与用途
速度三角形中的角度定义 下标“1”表示进囗三角形速度,下标“2”表示出囗三角形速度 a:叶片的绝对流动角(C和U之间的夹角) :叶片的相对流动角(W和U反方向之间的夹角) A:叶片的安放角(叶片骨线沿切线方向与U反方向间的夹角 2021-2-24 西华大学宋文武教授
2021-2-24 西华大学 宋文武 教授 6 速度三角形中的角度定义
绝对速度的分解 C=Cr+C, +C2+ —-绝对速度沿圆周方向的分量(简称圆周分速度) Cx--绝对速度沿轴句z的分量(简称轴向速度); C——绝对速度沿γ方向的分量(简称径向速度)。 问题:为何将分解C成Cu和Cm? 1、cm:计算流量 2Cu:计算水流的速度环量(或速度矩)7
2021-2-24 西华大学 宋文武 教授 7 绝对速度的分解 问题：为何将分解C成Cu和Cm？ 1、 Cm：计算流量 2、 Cu：计算水流的速度环量（或速度矩）
流体力学中环量的定义 流力中对环量的定义:是速度C沿封闭曲线的线积分r=+C·dL,环量可以理解为速 度功一一速度沿曲线运动时形成的速度功,曲线即为流线速度矩C4r:对某一确定点的 圆周分速度C乘以该点的半径r一Cr(称为该点的速度矩),环量T=2r对沿半 径为的圆周上的速度矩2xC7称作环量 所以环量是用来表征流体流线弯曲程度的特殊念,即某条流线的弯曲程庋就用环量表 流体机械中的环量指流体质点在某一瞬间所在点的周围长度(2丌r)同质点C的乘积, 用表示叶片进、出口的环量:=27C1x1F1=2702x2n一分别为 20轮进、出囗的平均半径
2021-2-24 西华大学 宋文武 教授 8 流体力学中环量的定义
流体通过叶片的速度环量是如何形成的? 是具有一定扭曲形状的叶片迫使流体的流线变化,来达到进出口环量的变化,即不同的 转轮叶片的扭曲程度不同,而环量差不同,机器转换的能量和做功大小不同;另外,由于环 量差的存在,才能使流体对叶片产生作用力,使能量发生变化。所以速度环量『对流体机械 的能量变化有着重要的作用。同样,对相对速度W也存在上述关系 W=W+W+ W=W.+Wφ W=W +W+W+ C~W存在关系:Cw=W,C,=W,C=W C=W +u+ 202在分析转轮中流体运动时,常用的速度三角形形式
2021-2-24 西华大学 宋文武 教授 9 流体通过叶片的速度环量是如何形成的？
转轮进、出口速度三角形 基本假设: 1.转轮叶片数无穷多,叶片无限薄——转轮 内流动视为轴对称的。 2相对流动是定常的—流动不随时间变化。 3沿过流断面轴面速度均匀分布。 2021-2-24 西华大学宋文武教授 10
2021-2-24 西华大学 宋文武 教授 10 转轮进、出口速度三角形 基本假设： 1.转轮叶片数无穷多，叶片无限薄——转轮 内流动视为轴对称的。 2.相对流动是定常的——流动不随时间变化。 3.沿过流断面轴面速度均匀分布
