6轴流式流体机械的叶轮理论_轴流风机叶轮理论
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6轴流式流体机械的叶轮理论
对于轴流式流体机械,同样可采用欧拉方程来分析,但由于轴流式流体机械的叶轮数较少,叶片间的流道较宽,分析其实际能头时,要做很多修正。因而,其叶轮理论一般是用机翼理论来分析
§6-1基本名词术语 1.叶轮轮毂半径rh 2.叶片外缘半径rt
3.基元(基元级)叶片:在叶片的任意半径r及r+dr处将两个同心圆柱面切开,则这两个面之间的部分称为基元叶片。
4.翼型:设dr很小,基元叶片展开成平面,其中一个叶片的翼型断面 5.工作面:翼型凹面——正压力面 6.背面:翼型凸面——负压力面
7.翼型中线(骨架线骨线):翼型两面间内切圆圆心的连线 8.翼弦和弦长:中线端点的连线,长度L称为弦长
9.前缘点和后缘点:中线有两个端点,迎着来流方向的端点另一端点称为后缘点,翼型前缘是圆滑的,后缘是尖锐的10.前驻点和后驻点:来流接触翼型后开始分离的点称为前驻点,绕流翼型后在后端会合的点称为后驻点
11.翼型厚度:与骨线垂直的翼形两面间的距离,max—最大厚度
maxl
fmaxl12.挠度:翼型中线与翼弦的距离f,f
bl13.翼展:垂直于纸面的翼型长度称为翼长或翼展b,相对翼展
14.前缘方向角:翼型前缘点处中线的切线与翼弦所形成的夹角x1 15.后缘方向角:翼型后缘点处中线的切线与翼弦所形成的夹角x2 16.翼形弯曲角:x1x2y2y1
17.叶栅:相同翼型等距排列的翼型系列 18.叶栅列线:叶栅中各翼型的相对应点的连线 19.平面直列叶栅:叶栅列线为直线
20.栅距:两相邻翼型在叶栅列线方向上的距离t,t2r/z r—为圆柱切面的半径 z—为叶片数
21.叶栅稠密度:弦长l与栅距t之比
tl22.冲角:来流w与弦的夹角称为冲角 23.正冲角:冲角在翼弦以下(工作面迎着来流)§6-2机翼和叶栅的升力理论
一、弧立翼型的升力理论 ①升力Fy:垂直于w ②阻力Fx:平行于w
FyCw2y2blFw2
xCx2bl③Cy—升力系数 与断面形状,冲角,表面粗④Cx—阻力系数
糙度雷诺数
—滑翔角
⑤升阻比tgFx1FyCyFytgFxC
x
切线与纵坐标的夹角为min,tgmin取最小值时,升阻比最大
二、叶栅
1.速度
已知:Q,A,,D,n 对于等半径的叶栅: 圆周速度u1u2u 相对速度的轴向分速
w1mw2mwmcmQA
wmwuwu2wtgww2u1u22wmw1uw2u2cmcm2ccu2uu122
ucu1cu22wuw1uw2u2w1ww2cmc1c212w1uw2uu
2.动力学基本方程式——叶栅
①作用在基元上的力有升力dFy,和阻力dFx其合力为dF ②dF与圆周方向一夹角为90()
③dF的圆周分量为dFudFcos90dFsin()④使翼型dr转动的推动功率
dPudFsin()
⑤叶片数为Z,则所需总功率
ZdPzudFsin()
⑥流经dr段的流量为dQT,则功率为
dQTHTzudFsin()dFdFycosCy,dFyCyw22bdrdQTZtdrcmHTHTsin()lu2w2gtcmcos22Cy1ucmsin2gtcmsin()cosg,cmw/sin
HTCyltu(cu2cu1)g2cuwwucusincossincoscossin12cu1tg/tg当叶轮以角速度ω转动时,由于叶轮内外半径的不同引起内外断面处圆周速度的不同,而希望内外断面所产生的能头相同,否则形成二次回流,由欧拉方程知
u2外cu2外gu2内cu2内gu2外u2内cu2外cu2内由于c2m内c2m外QA
2外2内扭曲叶片cm2c2外cm2外c2内cm2内w2内y2内cu2内cu2外
y2外u2内u2外+2-2oo0o