叶片式流体机械中的能量转换课件.ppt

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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8/30/20211西华大学宋文武教授一、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θ6）、流面8/30/20212西华大学宋文武教授流体速度及速度三角形转轮中的流动速度:8/30/20213

2、西华大学宋文武教授8/30/20214西华大学宋文武教授流速三角形的定义与用途8/30/20215西华大学宋文武教授速度三角形中的角度定义8/30/20216西华大学宋文武教授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）8/30/20217西华大学宋文武教授流体力学中环量的定义8/30/20218西华大学宋文武教授流体通过叶片的速度环量是如何形成的？8/30/20219西华大学宋文武教授转轮进、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

3、——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。8/30/202110西华大学宋文武教授原动机的进、出口速度三角形1.反击式水轮机（以混流式为例）8/30/202111西华大学宋文武教授8/30/202112西华大学宋文武教授2.轴流式8/30/202113西华大学宋文武教授3.冲击式水轮机8/30/202114西华大学宋文武教授工作机的进、出口速度三角形(以离心式叶轮为例)8/30/202115西华大学宋文武教授转轮流道的轴面投影图轴面（子午面）：通过

4、转轮轴线的平面。轴面投影：空间曲面或曲线上每一点绕轴线旋转一定角度投影到同一轴面上。轴面流线：空间相对流线的轴面投影。轴面截线：叶片与轴面的交线。叶片包角：指叶片进出口边所在轴面的辐角之差（假设出口边在同一轴面内时）。流面：以空间流线为母线绕轴线旋转一周形成的迴转面。8/30/202116西华大学宋文武教授流面成因及类型流体流经叶片的表面可视为流面，那么流体流过相邻叶片间可视为流经多个流面。由于各种转轮叶片的流线形状不同，从而形成了不同形状的流面。径流式——流面近似于平面。混流式——流面为喇叭形空间曲面，属于

5、空间环列叶栅。轴流式——流面近似于圆柱面。8/30/202117西华大学宋文武教授8/30/202118西华大学宋文武教授二、叶片式流体机械的基本方程1、流体机械的基本方程2、推导基本方程的假设3、方程的推导过程4、基本方程的物理意义8/30/202119西华大学宋文武教授1、流体机械的基本方程流体机械的基本方程--欧拉方程8/30/202120西华大学宋文武教授２、叶片式流体机械欧拉方程假设：1、流体为理想流体——流动损失为零2、叶片数无限多，厚度无限薄——流动是轴对称的3、相对流动是定常的8/30/202

6、121西华大学宋文武教授３、方程的推导过程8/30/202122西华大学宋文武教授8/30/202123西华大学宋文武教授8/30/202124西华大学宋文武教授8/30/202125西华大学宋文武教授8/30/202126西华大学宋文武教授8/30/202127西华大学宋文武教授４、基本方程的物理意义8/30/202128西华大学宋文武教授三、主要过流部件的工作原理（一）、原动机过流部件的工作原理（二）、工作机过流部件的工作原理8/30/202129西华大学宋文武教授（一）、原动机过流部件的工作原理原动机以

7、水轮机为例水轮机过流部件：反击式：引水室，导水机构，转轮，尾水管冲击式：喷管，喷嘴，转轮8/30/202130西华大学宋文武教授（1）引水室作用：将水流均匀引入导水机构，并形成一定速度环量（闭式引水室）类型：a．开式（明槽）适于Ｈ＜10m，D1＜2m小型机b．闭式：⑴罐式　Ｈ=6~25m，D1≤2m卧式机⑵贯流式⑶蜗壳　　适合各种Ｈ的水轮机8/30/202131西华大学宋文武教授1）、明槽：特点：结构简单便于浇注砼但受Ｖ限制（∵槽形引水室的内壁造成水流的非均匀流动——Ｄ、导致进入导水机构的水流方向不一致。若Ｈ

8、↑，Ｃ↑，为减少Δh→平面尺寸↑↑；另外Ｈ↑主轴长，发电机必须布置在水平面以上，致结构布置复杂化，土建费用增加，∴适于低Ｈ的小型机。2）、罐式：１））水流进入导水机构入口急剧转弯→致流速沿导叶高度分布不均匀；２））尾水管，对水流产生干扰——Δh↑，η↓，较少采用。蜗壳：水流一方面绕导水机构作圆周运动，另一方面作径向运动引导水流均匀，对称地进入导水机构——具有较好的引水作用，η↑。就这三种形式引水室（