叶片式流体机械工作理论.pptx

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1、 讨论泵与风机的原理和性能，就是要研究流体在泵与风机内的流动规律，从而找出流体流动与各过流部件几何形状之间的关系，确定适宜的流道形状，以便获得符合要求的水力（气动）性能。流体流经泵与风机内各过流部件的对比情况如下表所示。第一节：流体在叶轮中的运动分析流体流经泵与风机内各过流部件的对比情况叶片叶片式泵式泵与风与风机机过流部件过流部件工作特点工作特点作用作用运动情况运动情况分析和研分析和研究究吸入室吸入室固定不动固定不动将流体引向工作将流体引向工作叶轮叶轮相对简单相对简单比较容易比较容易叶叶 轮轮旋旋 转转完成转换能量完成转换能量比较复杂比较复杂较为困难较为困难压出室压出室固定不动固定不动将流体引

2、向压出将流体引向压出管路管路相对简单相对简单比较容易比较容易第1页/共93页 欲开展对叶片式泵与风机的基本理论的研究工作，应将主要精力集中于流体在叶轮流道内流动规律的研究上。叶片叶片轮毂轮毂轴轴前盘前盘后盘后盘空心叶片空心叶片板式叶片板式叶片第2页/共93页一、叶轮流道及其几何尺寸 叶轮的轴面投影图和平面投影图可以清楚地表达出离心式叶轮的几何形状，在模型制造及将引进设备国产化方面具有重要的实际意义和使用价值。为了叙述和分析方便，通常只是将叶轮的轴面投影图和平面投影图简单地画成如图所示的样子。第3页/共93页平面投影图平面投影图平面投影图平面投影图轴面投影图轴面投影图轴面投影图轴面投影图叶片出口

3、宽度叶片出口宽度叶片出口宽度叶片出口宽度叶片出口直径叶片出口直径叶片出口直径叶片出口直径叶轮投影图叶轮投影图第4页/共93页平面投影图平面投影图平面投影图平面投影图轴面投影图轴面投影图轴面投影图轴面投影图叶片出口宽度叶片出口宽度叶片出口宽度叶片出口宽度叶片出口直径叶片出口直径叶片出口直径叶片出口直径叶轮投影图叶轮投影图第5页/共93页二、流体在叶轮中的运动分析1.流体运动速度圆柱坐标系中速度矢量的分解圆柱坐标系中速度矢量的分解在柱坐标系中任意速度矢量可分解成圆周、径向和轴向三个分量：式中第6页/共93页2.叶轮内流体的复合运动及其速度三角形由于速度是矢量，所以绝对速度等于牵连速度和相对速度的矢

4、量和：即：第7页/共93页 速度三角形是研究流体在叶轮内能量转化及其参数变化的基础。在恒定流假设的基础上，要了解流体流经叶轮后所获得的能量。只需知道进出口处的速度三角形即可。为区别这两处的参数，分别用下标“1、2”表示叶轮叶片进口、出口处的参数；并用下标“”表示叶片无限多无限薄时的参数。速度三角形速度三角形绝对流动角绝对流动角圆周分速度圆周分速度径向分速度径向分速度相对流动角相对流动角当叶片无限当叶片无限多时多时第8页/共93页流动分析假设由于流体在叶轮内流动相当复杂，为了分析其流动规律，常作如下假设：（1）叶轮中的叶片为无限多无限薄，流体微团的运动轨迹完全与叶片型线相重合。（2）流体为理想流

5、体，即忽略了流体的粘性。因此可暂不考虑由于粘性使速度场不均匀而带来的叶轮内的流动损失。第二节：叶片式流体机械的基本方程第9页/共93页（4）流体是不可压缩的，这一点和实际情况差别不大，因为液体在很大压差下体积变化甚微，而气体在压差很小时体积变化也常忽略不计。（5）流体在叶轮内的流动是轴对称的流动。即认为在同一半径的圆周上，流体微团有相同大小的速度。就是说，每一层流面（流面是流线绕叶轮轴心线旋转一周所形成的面）上的流线形状完全相同，因而，每层流面只需研究一条流线即可。（3）流动为恒定流，即流动不随时间变化。第10页/共93页进口速度三角形进口速度三角形 一、叶轮流道进、出口速度三角形进口进口（1

6、）圆周速度式中 n 叶轮转速，r/min;D1叶轮内径，m；第11页/共93页进口速度三角形进口速度三角形(2)轴面速度式中 理论流量，；叶轮内径，m；叶轮的进口宽度；m排挤系数排挤系数（对于水泵，进口的排挤系数为：1=0.750.88；)第12页/共93页(3)进口绝对流动角 的数值取决于吸入室及叶轮前是否有导流器。1a 进口速度三角形进口速度三角形第13页/共93页出口（1）圆周速度出口速度三角形出口速度三角形式中 n 叶轮转速，r/min;叶轮内径，m；第14页/共93页(2)轴面速度出口速度三角形出口速度三角形式中 理论流量，叶轮内径，m；叶轮的进口宽度；m排挤系数排挤系数（对于水泵，

7、出口的排挤系数为：1=0.850.95；)第15页/共93页(3)出口相对流动角出口速度三角形出口速度三角形 在叶片无限多的假设条件下，叶轮出口处流体运动的相对速度方向沿着叶片切线方向，即出口相对流动角的数值与叶片出口处的安装角度相同。第16页/共93页二、欧拉方程式 流体进入叶轮后，叶片对流体做功使其能量增加。利用流体力学中的动量矩定理，可建立叶片对流体作功与流体运动状态变化之间的联系，推得能量方程式。（1）前提条件 将假设条件，简写为：叶片为“”，=0，=const.=const.，轴对称。能量方程式的推导 第17页/共93页（2）控制体 第18页/共93页则dt在时间内流入和流出进出口控

8、制面的流体相对于轴线的动量矩分别为：流进：流出：由此得单位时间内，叶轮进、出口处流体动量矩的变化为：第19页/共93页 根据动量矩定理，上式应等于作用于该流体上的合外力矩，即等于叶轮旋转时给予该流体的转矩，设作用在流体上的转矩为M,则有叶轮以等角速度旋转时，该力矩对流体所做的功率为:这里：所以有:第20页/共93页得:全式除以 为理想流体通过无限多叶片叶轮时的扬程，单位为m。上式即为离心式泵的能量方程。若单位重量流体通过无限多叶片叶轮时所获得的能量 ，则单位时间内流体通过无限多叶片叶轮时所获得的总能量为 ，对理想流体而言、叶轮传递给流体的功率应该等于流体从叶轮中所获得的功率。即第21页/共93

9、页 对对风机风机而言，通常用风压来表示所而言，通常用风压来表示所获得的能量，获得的能量，因此，风机的能量方程为：因此，风机的能量方程为：第22页/共93页三、能量方程式的分析1.分析方法上的特点:避开了流体在叶轮内部复杂的流动问题，只涉及叶轮进、出口处流体的流动情况。.理论能头与被输送流体密度的关系:pT =(u2 2u-u1 1u)第23页/共93页3.提高无限多叶片时理论能头的几项措施：u 1u 反映了泵与风机的吸入条件。设计时一般尽量使 190（1u 0），流体在进口近似为径向或轴向流入。第24页/共93页u绝对速度的沿圆周方向的分量 2u 。提高 2u 也可提高理论能头，而 2u 与叶

10、轮的型式即出口安装角 2a有关，这一点将在第三节中专门讨论。u增大叶轮外径和提高叶轮转速增大叶轮外径和提高叶轮转速。因为 u2=2 D2n/60，故D2 和n HT 。第25页/共93页4.4.能量方程式的第二形式：能量方程式的第二形式：由叶轮叶片进、出口速度三角形可知：其中其中i=1或或 i=2，将上式代入理论扬程，将上式代入理论扬程HT 的的表达式，得：表达式，得：第26页/共93页第一部分Hst：共同表示了流体流经叶轮时静能头的增加值静能头的增加值。轴流式：第一项=0，说明在其它条件相同的情况下，轴流式泵与风机的能头低于离心式；第二部分Hd：表示流体流经叶轮时动能头的增加值动能头的增加值

11、。这项动能头要在叶轮后的导叶或蜗壳中部分地转化为静能头。第27页/共93页四、离心式叶轮叶片型式分析1.离心式叶轮的三种型式后向式（后向式（b290）径向式（径向式（b290）前向式（前向式（b290）叶片出口安装角：叶片出口安装角：b2=（叶片出口切向，（叶片出口切向，-u2）第28页/共93页2.、b2对HT 的影响为提高理论扬程HT，设计上使 190。则在转速n、流量qV、叶轮叶片数一定的情况下，有：为便于分析比较，假设三种叶轮的转速、叶轮外径、流量及入口条件均相同。第29页/共93页.2a HT ；.2a minHHT T minmin=0 违反了泵与风机的定义；违反了泵与风机的定义；

12、结论：结论：.2a maxHHst st minmin=0=0 违反了泵与风机的定义。违反了泵与风机的定义。第30页/共93页第三节：主要过流部件及作用一、叶片式泵的主要部件及其作用1.吸入室一个设计好的吸入室，应该符合以下三个条件：(1)要在最小的阻力损失情况下，将流体引入叶轮。(2)叶轮进口处的液流速度分布要均匀，一般使液流在吸入室内有加速。(3)将吸入管路内的液流速度变为叶轮人口所需的速度。根据泵的结构型式不同，采用的吸入室结构主要有锥形管吸入室、圆环形吸入室和半螺旋形吸入室三种结构。第31页/共93页u 锥形管吸入室锥形管吸入室 其锥度一般是78。这种吸入室流动阻力损失较小，液体能在锥

13、形管吸入室中加速，速度分布较均匀；锥形管吸入室结构简单，制造方便是一种很好的吸入室，适宜用在单级悬臂式泵中。第32页/共93页u 圆环形吸入室圆环形吸入室 其优点结构对称、简单、紧凑、轴向尺寸较小。在吸入室的起始段中，轴向尺寸逐渐缩小，宽度逐渐增大，整个面积还是缩小，使流体得到一个加速。但由于泵轴穿过环形吸入室，所以液流绕流泵轴时在轴的背面产生旋涡，引起进口流速分布不均匀。同时，叶轮的左、右两侧的绝对速度的圆周分速亦不一致，所以流动阻力损失较大。由于圆环形吸入室的轴向尺寸较短，为了缩小尺机器尺寸，多级分段式泵中大多都采用圆环形吸入室，这主要是吸入室的损失与多级泵较高的扬程比较起来，所占的比例是

14、极小的。第33页/共93页u 半螺旋形吸入室半螺旋形吸入室它能保证叶轮进口处的流体有均匀的速度场，流速分布比较均匀，流动损失较小。泵轴后面没有旋涡。但液流进入叶轮前已有预旋，泵的扬程要略有下降，故主要用于单级双吸式水泵、水平中开式水泵。第34页/共93页2.叶轮 叶轮是离心泵最主要的过流部件，也是实现能量转换的主要部件，其作用是将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能。叶轮水力性能的好坏，对泵的效率的影响很大。叶轮一般由前盖板、叶片、后盖板和轮毂组成，后盖扳带有轮毂，称后盖板(也称后盘)。盖板之间有一系列叶片形成的流道，叶片数一般为612，具体视叶轮用途而定。叶轮有封闭式、半开式和开

15、式三种。第35页/共93页（a）（b）封闭式叶轮 （c）半开半闭式叶轮（d）开式叶轮第36页/共93页3.压水室 压水室是泵的重要组成部分。压水室的作用是将叶轮中流出的高速液体收集起来并送到下一级叶轮或管道系统中；降低叶轮出来液体的流速，把流体的速度动能转化为压力能，以减少液体在下级叶轮或管道系统中的损失；消除液体流出叶轮后的旋转运动，以避免由于这种旋转运动带来的水力损失。压水室按结构分成螺旋式压水室(蜗壳)、环形压水室和导叶式压水室(导叶)。又分为径向式和流道式导叶。节段式多级泵导叶还包括对下一级叶轮起吸水作用的反导叶。第37页/共93页u螺旋型压水室螺旋压水室，又称涡壳，是由断面逐渐增大的

16、螺旋线流道和一个扩散管组成。作用：1）它收集从叶轮出来的流体.2）在螺旋形的扩散管中将流体的部分速度动能转化为压力能。特点：螺旋形压水室具有结构简单，制造方便，效率高的特点。在非设计工况下运行时，会产生径向力。多用于单级单吸、单级双吸及水平中开式多级离心泵。为了保证叶轮内有稳定的相对流动，螺旋压水室内的流动应当是轴对称的。螺旋型压水室第38页/共93页u环形压水室 环形压水室其各个流道的断面面积相等。因此，流体在流道中流动时不断加速，从叶轮中流出的流体与压水室内的流体相遇，彼此发生碰撞，流动损失较大，故其效率低于螺旋形压水室；但它加工方便，主要用于多级泵的排水段，或输送含有杂质的液体。环形压水

17、室第39页/共93页u导叶式压水室 导叶多用在节段式多级泵中，由于多级分段式泵的液体是前一级叶轮流入次一级叶轮内，故在流动过程中必须装置导叶。导叶的作用是汇集前一级叶轮流出的液体，并在损失最小的条件下引入次级叶轮的进口，同时在导叶内把部分速度能转换为压力能，所以导叶的作用与压水室相同。除此之外，导叶还能在多种工况下平衡作用在叶轮上的径向力。径向式导叶径向式导叶 流道式导叶流道式导叶第40页/共93页二、叶片式风机的过流部件及其作用1.叶轮叶轮上的主要部件是叶片，由于叶片出口安装角和叶片形状的不同、叶轮的结构形式也有不同。(1)叶片出口角不同：离心通风机的叶轮，根据叶片出口角的不同，可分为前向、

18、径向和后向三种。叶片出口角大于90的叫前向叶片，等于90的叫径向叶片，小于90的叫后向叶片。(2)叶片形状不同：离心通风机叶片形状有平板形、圆弧形和中空机翼形等几种。平板形叶片制造简单。中空机翼形叶片强度高，且具有优良的空气动力特性，风机的气动效率较高，但制造工艺比较复杂。第41页/共93页 前向、径向和后向叶轮示意图前向、径向和后向叶轮示意图第42页/共93页a)平板叶片平板叶片 h)圆弧窄叶片圆弧窄叶片 c）圆弧叶片）圆弧叶片 d)机翼型叶片机翼型叶片第43页/共93页2.蜗壳蜗壳的作用是汇集从叶轮流出的气体并引向风机的出口，同时，将气体的部分动能转换为压力能。蜗壳蜗壳1螺形室；螺形室；2

19、蜗舌；蜗舌；3扩压器扩压器 蜗舌蜗舌 1平舌；平舌；2浅舌；浅舌；3深舌深舌第44页/共93页3.集流器和进气箱集流器装在叶轮进口，其作用是以最小的阻力损失引导气流均匀地充满叶轮人口，集流器有圆筒型、圆锥型和锥弧型等。集流器的形式集流器的形式（a）圆圆筒筒形形；（b）圆圆锥锥形形；（c）圆圆筒筒与与圆圆锥锥组组合合形形；（d）弧形；（）弧形；（e）锥弧形）锥弧形 进气箱进气箱第45页/共93页4.前导器般在大型离心通风机或要求特性能调节的通风机的进风口或进风口的流道内安装前导器，前导器又称风量调节器，用改变前导器叶片角度的方法，来扩大通风机性能、使用范围和提高调节的经济性。前导器有轴向式、简易

20、式和斜导叶式三种。导流器形式（a）轴向导流器（b）简易导流器（c）斜导叶式导流器第46页/共93页5.扩散器扩散器又称扩压器，常装于通风机机壳出口处，其作用是降低出口气流速度，使部分动压转变为静压。根据出口管路的需要，扩散器有圆形截面和方形截面两种。第47页/共93页第四节：各种工况时的流动分析运行工况：流体机械的在工作过程中，其运行工况经常发生变化，流体机械在运行时的一组工作性能参数就是流体机械的一种工作状况，称为一种工况当运行工况的各参数都为设计值时，称为设计工况。最优工况：当机器运行的效率最高时所对应的工况，称最优工况。当机器在其他工况运行时，称非设计工况(非最优工况)或偏离工况。非最优

21、工况下，机器运行的效率与最优工况相比会下降。当流量、转速等参发生较大变化时，流体机械的运行工况将严重偏离最优工况，此时，机器将出现振动、空化等现象，有时根本不能运行。为此，我们借助于速度三角形，说明不同工况下机器性能的变化情况。第48页/共93页 流量变化时的速度三角形流量变化时的速度三角形 a)进口进口 b）进口）进口 c)出口出口1.设计工况第49页/共93页2.流量变化 流量变化时的速度三角形流量变化时的速度三角形 a)进口进口 b）进口）进口 c)出口出口冲角的概念：第50页/共93页3.转速变化 请同学们结合流量变化时的情况自行分析！4.前置导流器的影响第51页/共93页4.前置导流

22、器的影响前置导叶主要影响进口速度三角形，前置导流器的存在将影响叶轮进口处速度的预旋值和流动角，从而影响泵与风机的能量头和进口流动损失。对出口速度三角形没有直接的影响，如果流量不变，出口速度三角形也不变。但在既定的系统中，扬程（能量头）的改变必然会使流量发生改变。第52页/共93页一、机械损失和机械效率第五节：流体机械内的能量损失及效率 理论扬程计算是不考虑任何损失的，由于液流通过叶片式流体机械时会产生流动损失（水力损失），实际扬程必然小于理论扬程。在叶片式流体机械中，除了水力损失外，还有泄漏损失（容积损失）和机械损失，共三大类。1.机机械械损损失失（用用功功率率 Pm表表示示）包包括括：轴轴与

23、与轴轴封封、轴轴与与轴轴承承及及叶叶轮轮圆圆盘盘摩摩擦擦所所损损失失的的功功率率，一一般般分分别别用用 Pm1和和 Pm2表示。表示。2.2.机械损失的定性分析机械损失的定性分析 P Pm1m1nDnD2 2，与与轴轴承承、轴轴封封的的结结构构形形式式、填填料料种种类类、轴颈的加工工艺以及流体密度有关，约为轴颈的加工工艺以及流体密度有关，约为1%5%P。第53页/共93页 P Pm2m2n n3 3D D2 25 5，叶叶轮轮在在壳壳腔腔内内转转动动时时，因因克克服服壳壳腔腔内内流流体体与与盖盖板板之之间间存存在在的的摩摩擦擦阻阻力力而而消消耗耗的的能能量量，称称为为圆圆盘盘摩摩擦擦损损失失功

24、功率，这项损失约占轴功率的率，这项损失约占轴功率的2%10%。3.3.减小机械损失的一些措施减小机械损失的一些措施 （1 1）合理地压紧填料压盖，对于泵采用机械密封。）合理地压紧填料压盖，对于泵采用机械密封。（2 2）对给定的能头，增加转速，相应减小叶轮直径。）对给定的能头，增加转速，相应减小叶轮直径。第54页/共93页 （3 3）将将将将铸铸铸铸铁铁铁铁壳壳壳壳腔腔腔腔内内内内表表表表面面面面涂涂涂涂漆漆漆漆，效效率率可可以以提提高高2%3%，叶叶叶叶轮轮轮轮盖盖盖盖板板板板和和和和壳壳壳壳腔腔腔腔粗粗粗粗糙糙糙糙面面面面用用用用砂砂砂砂轮轮轮轮磨磨磨磨光光光光，效效率率可可提提高高2%4%

25、。风风机机的的盖盖板板和和壳壳腔腔较较泵泵光光滑滑，风风机机的的效效率率要要比比水泵高。水泵高。（4 4）适适当当选选取取叶叶轮轮和和壳壳体体的的间间隙隙，可可以以降降低低圆圆盘盘摩摩擦擦损损失，一般取失，一般取B/D2=2%5%。第55页/共93页机机械械损损失失功功率率的的大大小小，用用机机械械效效率率 m来来衡衡量量。机机械械效效率率等等于于轴轴功功率率克克服服机机械械损损失失后后所所剩剩余余的的功功率率（即即流流动动功功率率Ph）与轴功率与轴功率P之比：之比：机械效率和比转速有关，下表可用来粗略估算泵的机械效率。机械效率和比转速有关，下表可用来粗略估算泵的机械效率。m与与ns的关系（泵

26、）的关系（泵）比转速比转速 ns5060708090100机械效率机械效率m（%）8487899192934.4.机械效率机械效率第56页/共93页二、容积损失和容积效率二、容积损失和容积效率当当叶叶轮轮旋旋转转时时，在在动动、静静部部件件间间隙隙两两侧侧压压强强差差的的作作用用下下，部部分分流流体体从从高高压压侧侧通通过过间间隙隙流流向向低低压压侧侧所所造造成成的的能能量量损损失失称称为容积（泄漏）损失，用功率为容积（泄漏）损失，用功率 PV 表示。表示。u 发生发生在叶轮入口处的容积损失叶轮入口处的容积损失u 发生在平衡轴向力装置处的容积损失；发生在平衡轴向力装置处的容积损失；第57页/共

27、93页1.发生发生在叶轮入口处的容积损失叶轮入口处的容积损失通过进口间隙的泄漏量按下式计算：通过进口间隙的泄漏量按下式计算：式中：式中：第58页/共93页2.发生在平衡轴向力装置处的容积损失；发生在平衡轴向力装置处的容积损失；通过轴向平衡装置的泄漏量按下式计算：通过轴向平衡装置的泄漏量按下式计算：总的泄漏量：总的泄漏量：（占理论流量：（占理论流量：4%10%）第59页/共93页3.减小泵容积损失的措施为为了了减减小小叶叶轮轮入入口口处处的的容容积积损损失失q1，一一般般在在入入口口处处都都装装有密封环（承磨环或口环），如图下所示。有密封环（承磨环或口环），如图下所示。平面式密封环平面式密封环平

28、面式密封环平面式密封环中间带一小室中间带一小室中间带一小室中间带一小室的密封环的密封环的密封环的密封环曲径式密封环曲径式密封环曲径式密封环曲径式密封环直角式密封环直角式密封环直角式密封环直角式密封环锐角式密封环锐角式密封环锐角式密封环锐角式密封环曲径式密封环曲径式密封环曲径式密封环曲径式密封环检检修修中中应应将将密密封封间间隙隙严严格格控控制制在在规规定定的的范范围围内内，密密封封间间隙过大隙过大q1；密封间隙过小密封间隙过小 Pm1；第60页/共93页4.容积效率容容积积损损失失的的大大小小用用容容积积效效率率 V 来来衡衡量量。容容积积效效率率为为考考虑虑容积损失后的功率与未考虑容积损失前

29、的功率之比：容积损失后的功率与未考虑容积损失前的功率之比：容积效率容积效率 V 与比转速有关，对给水泵，可供参考。与比转速有关，对给水泵，可供参考。ns=5060708090100qV90m3/hqV145m3/h0.800.900.8350.9200.860.940.8750.9500.8900.9550.900.96 给水泵的容积效率给水泵的容积效率第61页/共93页三、流动损失和流动效率三、流动损失和流动效率 1.1.流动损失流动损失 流流动动损损失失是是指指：泵泵与与风风机机工工作作时时，由由于于流流体体和和流流道道壁壁面面发发生生摩摩擦擦、流流道道几几何何形形状状改改变变使使流流速速

30、变变化化而而产产生生旋旋涡涡、以以及及偏离设计工况时产生的偏离设计工况时产生的冲击冲击等所造成的损失。等所造成的损失。冲击损失冲击损失 摩擦损失和局部损失摩擦损失和局部损失分类分类第62页/共93页流流动动损损失失和和过过流流部部件件的的几几何何形形状状，壁壁面面粗粗糙糙度度、流流体体的的粘性及流速、运行工况等因素密切相关。粘性及流速、运行工况等因素密切相关。1）摩摩擦擦损损失失和和局局部部损损失失 当当流流动动处处于于阻阻力力平平方方区区时时，这这部分损失与流量的平方成正比，可定性地用下式表示：部分损失与流量的平方成正比，可定性地用下式表示：2）冲冲击击损损失失 当当流流量量偏偏离离设设计计

31、流流量量时时，在在叶叶片片入入口口和和出出口口处处，流流速速变变化化使使流流动动角角不不等等于于叶叶片片的的安安装装角角，从从而而产产生生冲冲击损失。击损失。冲击损失可用下式估算，即冲击损失可用下式估算，即 第63页/共93页2.冲击损失冲击损失当当流流量量小小于于设设计计流流量量时时，1a 1，则则=1a 10，称称为正冲角；为正冲角；w w1 1d d w w1 1 当当流流量量大大于于设设计计流流量量时时，1a 1，则则=1a 12时时，流体才能获得能量，二者差值越大，流体才能获得能量，二者差值越大，获得的能量越多。获得的能量越多。3.该方程是该方程是总能量和流动参数总能量和流动参数之间

32、的关系，没有涉及之间的关系，没有涉及翼翼型和叶栅几何参数型和叶栅几何参数之间的关系，因此不能用于轴流式泵之间的关系，因此不能用于轴流式泵与风机的设计。与风机的设计。第83页/共93页三、三、轴流式轴流式泵与风机的升力理论泵与风机的升力理论 （一）、翼型的几何参数（一）、翼型的几何参数1.骨架线骨架线2.前（后）缘点前（后）缘点3.弦长弦长4.翼展翼展5.展弦比展弦比6.弯度弯度7.厚度厚度8.冲角冲角9.前（后）驻点前（后）驻点第84页/共93页（二）、孤立翼型及叶栅的空气动力特性（二）、孤立翼型及叶栅的空气动力特性1.孤立翼型的空气动力特性孤立翼型的空气动力特性a.升力：升力：作用在单位翼展

33、上的升力为（作用在单位翼展上的升力为（理想流体理想流体）这里这里所以所以若翼展长为若翼展长为L，则升力为：，则升力为：第85页/共93页b.阻力：阻力：作用在单位翼展上的升力为（作用在单位翼展上的升力为（考虑粘性考虑粘性）主要是主要是摩擦阻力摩擦阻力和和压差阻力压差阻力：升力角冲角 C、升阻比：、升阻比：第86页/共93页d.翼型空气动力特性曲线翼型空气动力特性曲线 翼型的空气动力特性曲线翼型的空气动力特性曲线第87页/共93页e.翼型的极曲线翼型的极曲线 翼型的极曲线翼型的极曲线u极线的极线的斜率斜率就是升阻比；就是升阻比；u从坐标原点引极曲线的从坐标原点引极曲线的切切线线就得到最大升阻比；

34、就得到最大升阻比；第88页/共93页2.叶栅的空气动力特性叶栅的空气动力特性理想流体绕流叶栅翼型时，作用在翼型上的升力为：理想流体绕流叶栅翼型时，作用在翼型上的升力为：相对速度的几何平均值相对速度的几何平均值实际流体绕流叶栅翼型时，作用在翼型上的升力和阻力为：若翼展长为若翼展长为L，则，则升力为升力为：阻力为：阻力为：第89页/共93页升力系数的修正升力系数的修正：用平板直列叶栅的修正资料用平板直列叶栅的修正资料与叶栅的相对栅距与叶栅的相对栅距t/b、翼型安放角、翼型安放角aa有关有关。做出平板等价叶栅 步骤：步骤：根据t/ba、aa查得L L的值。第90页/共93页四、轴流泵与风机的基本型式

35、四、轴流泵与风机的基本型式1.只装叶轮只装叶轮圆周分速度使流体产生旋转运动，导致能量损失。适圆周分速度使流体产生旋转运动，导致能量损失。适用于用于低压风机低压风机。2.叶轮叶轮+后导叶后导叶出口导叶消除了圆周分速度的旋转运动，将动能转化出口导叶消除了圆周分速度的旋转运动，将动能转化为压力能，提高了效率。适用于为压力能，提高了效率。适用于高压轴流风机高压轴流风机。第91页/共93页3.前导叶前导叶+叶轮叶轮入口处产生负预旋，在非设计工况下能量损失较大，入口处产生负预旋，在非设计工况下能量损失较大，机器效率较低。机器效率较低。4.前导叶前导叶+叶轮叶轮+后导叶后导叶入口处导叶可调，出口速度为轴向，效率高，流量调入口处导叶可调，出口速度为轴向，效率高，流量调节范围大，但制造、加工、操作比较困难。节范围大，但制造、加工、操作比较困难。第92页/共93页感谢您的观看！第93页/共93页