流體在離心封閉葉輪中的獲能一、流體在離心式封閉葉輪中獲能分析

定義流體流過泵與風機的部件——吸入室、葉輪及壓出室流體獲得的能量的部件——葉輪分析流體在離心式葉輪中獲能的特例——泵與風機工作時出口閥門未開假設葉輪的進、出口是封閉的，流體在流道內不流動一、流體在離心式封閉葉輪中獲能分析

1、單位重量流體在葉輪中的壓能增量在葉輪流道內任意半徑處，取一寬度為b，厚度為dr的流體微團葉輪內的流體處于相對靜止狀態一、流體在離心式封閉葉輪中獲能分析

2、單位重量流體在葉輪中的壓能增量若流體是不可壓縮的u1、u2——葉輪葉片進口、出口處的圓周速度單位重量流體在葉輪入口與出口處的壓能差為2、單位重量流體在葉輪中的動能增量一、流體在離心式封閉葉輪中獲能分析

3、流體在離心式封閉式葉輪中獲得的總能頭不計位能差及流體的壓縮性離心式泵與風機的基本方程式一、基本方程式1、假設推導條件：葉輪的葉片數為無限多，葉片厚度為無限薄通過葉輪的流體為理想不可壓縮流體；且為定常流動一、基本方程式

2、方程的形式HT∞——單位重量理想不可壓縮流體通過理想葉輪時獲得的能頭，稱為理論揚程，單位Nm/NPT∞——單位體積理想不可壓縮流體通過理想葉輪時獲得的能頭，稱為理論全壓,單位Pa下標：T—理想流體，∞—理想葉輪（葉片數量無窮多）一、基本方程式

3.基本方程式的另一表達形式對于速度三角形，利用余弦定理動能增量：壓能增量：理論能頭：二、基本方程式分析

1.HT∞、pT∞的特點：HT∞的大小僅取決于流體在葉輪進口、出口處的運動速度，即取決于葉輪的結構、尺寸和轉速等因素，而與流體的密度無關pT∞是以單位體積流體為獲能的計量，故其與流體的密度有關二、基本方程式分析

2.提高HT∞與pT∞的途徑加大D2，減小D1、增大v2u∞、減小v1u∞、提高轉速等，都可以提高理論能頭；而v2u∞、v1u∞與葉輪葉片的進出口安裝角β1y、β2y有關增大轉速來提高能頭是目前的主要方法減小u1v1u∞也可提高理論能頭。采用流體徑向進入葉輪（α1∞=90°），則此時的v1u∞=0，理論揚程達到最大，即二、基本方程式分析

3.預旋的存在及其對理論揚程的影響預旋的概念：流體進入葉輪之前，在吸入室內由軸向流動轉變為螺旋推進的旋轉運動稱為預旋或先期旋繞預旋對HT∞的影響——正預旋：，減小負預旋：，增大三、基本方程式修正

1、實際葉輪對理論能頭影響的修正影響：流體在實際葉輪中流動，由于慣性，葉道內的流體會出現和葉輪旋轉方向相反的軸向渦流修正方法：引用滑移系數k離心泵離心風機三、基本方程式修正2、實際流體對理論能頭影響的修正影響：實際流體通過葉輪時存在阻力損失，必有流動機械能的減少結論：泵與風機能頭會下降，即修正方法：引入流動效率流體在離心葉輪中的運動及速度三角形一、流體在離心式葉輪中的運動分析

定義分析流體在葉輪內的運動的目的——流體通過旋轉葉輪的流量和獲得的能量與流體在葉輪中的運動狀況有關流體在葉輪內的運動（a）圓周運動（b）相對運動c）絕對運動一、流體在離心式葉輪中的運動分析

1、葉道內任意半徑r處流體質點的運動：牽連運動：流體質點隨葉輪一起作圓周運動，用圓周速度表示相對運動：流體質點沿葉輪葉道的運動，用相對速度表示絕對運動：葉輪中的流體質點相對泵殼的運動，用絕對速度表示2、絕對速度與圓周速度和相對速度關系式為流體在葉輪內的運動（a）圓周運動（b）相對運動c）絕對運動二、速度三角形

1、概念：由流體在葉輪內運動的三種速度向量組成的三角形2、引入目的：將物理問題轉換為數學分析的簡便方法。速度三角形是研究流體在旋轉葉輪中獲能、參數變化、流量等定量計算的工具二、速度三角形

3、有關概念：絕對速度的徑向分速度和圓周分速度流動角：與的反向夾角，β葉片安裝角：葉片切線與圓周速度反方向之間的夾角，βy葉片進出口處的速度三角形（理論分析的實際對象）三、理論流量

1、概念——流體通過泵與風機葉輪的實際流量，用“qvT”表示2、計算設葉輪半徑為r處的葉道寬度為b，葉輪進出口處的半徑和葉道寬度分別為r1、r2和b1、b2式中：qvT—理論流量（流體通過葉輪的實際流量）A—有效過流面積（與垂直的回轉曲面）Su—葉片在圓周上占去的長度z—葉片數ψ—排擠系數，表示葉片厚度對流道過流斷面影響的程度離心式葉輪的葉片型式離心式葉輪的葉片型式葉片型式：指葉片的彎曲方向；不同的葉片型式的葉輪，其能量轉換效果及工作特點不一樣葉片型式的劃分：葉片的彎曲方向由葉片的進口安裝角和出口安裝角決定。葉片型式由出口安裝角決定后彎式：局部阻力小徑向式：前彎式：局部阻力大一、流體在不同葉型葉輪中的獲能分析

1、獲能分析獲能大小假設葉輪轉速、葉輪外徑及流量均相等，即葉輪出口速度三角形的底邊及高相等，并設入口條件相等，流體徑向流入

后彎式：小徑向式：中前彎式：大一、流體在不同葉型葉輪中的獲能分析

1、獲能分析反動度：理論能頭中壓能頭所占的比例后彎式：大徑向式：中前彎式：小一、流體在不同葉型葉輪中的獲能分析

總結前彎式葉輪——理論能頭大，獲能品質差后彎式葉輪——理論能頭小，獲能品質優徑向式葉輪——居中二、不同葉型葉輪的工作特點比較

比較內容葉片型式后彎徑向前彎理論總壓頭小中大反作用度大中小葉道阻力損失(效率)小（高）中（中）大（低）理論總能頭隨流量增大的變化情況（第四章）降低不變升高理論軸功率隨流量增大的變化情況（第四章）開始增大逐漸趨緩逐漸增大急劇增大防葉片積灰、磨損（噪聲）中（小）優（中）差（大）三、泵與風機葉輪型式的選用

選用原則獲能大效率高兼顧葉型的其它工作要求（如原動機容量利用率，磨損，積垢等）軸流式泵與風機的葉輪理論一、流體在軸流式葉輪中的運動及速度三角形1、流體在葉輪中的運動分析流體在軸流式葉輪內的流動特點：復雜的三維空間運動，圓周分速、軸線分速和徑向分速簡化問題，假設：不可壓縮流體定常流動圓柱層無關性假設。認為葉輪中流體質點是在徑向分速為零的圓柱面上流動，且相鄰兩圓柱面上的流動互不相干分析對象——基元葉輪展開的平面直列葉柵一、流體在軸流式葉輪中的運動及速度三角形1、流體在葉輪中的運動分析流體在基元葉輪中的運動特點——平面復合運動，牽連運動和相對運動的合成運動式中：——圓周速度，——相對速度相關概念柵距：在葉柵的圓周方向上兩相鄰葉型對應點的距離t葉柵稠度（相對柵距）：弦長b與柵距t之比葉片安裝角：弦長b與列線之間的夾角，分別為葉片入口、出口安裝角一、流體在軸流式葉輪中的運動及速度三角形2、速度三角形相關概念與的反向夾角稱為入流角與的反向夾角稱為出流角速度三角形的特點二、軸流式泵與風機基本方程式分析因為可得由于所以1、軸流式泵與風機獲得總能頭的特征：軸流式泵與風機的能頭遠低于離心式，總能頭中沒有離心力成分提高壓能頭，要求

，因而應設法增大。常用辦法，葉片的進口處稍稍加厚做成翼形斷面只有當時，流體才能從葉輪中獲得能量；兩者差值越大，獲得的能量越多。2、基本方程式分析的不足——沒有反映出總能頭與軸流式葉輪葉柵及翼型參數之間的關系，只能原則性地分析流體在軸流式葉輪中的獲能情況，不能具體分析流體在軸流式葉輪中的獲能特點二、軸流式泵與風機基本方程式分析1、孤立翼型、葉柵翼型上的升力與阻力孤立翼型的升力與阻力——孤立翼型的升力、阻力系數是比較翼型性能好壞的參數三、軸流式葉片截面一般采用機翼形1、孤立翼型、葉柵翼型上的升力與阻力失速沖角：升力系數或升力開始下降時的沖角失速現象：當時，翼型的空氣動力性能惡化三、軸流式葉片截面一般采用機翼形1、孤立翼型、葉柵翼型上的升力與阻力葉柵翼型基元葉輪上的升力與阻力2、能量方程式能量方程式形式

三、軸流式葉片截面一般采用機翼形能量方程式說明：方程含有葉柵及翼型特性參數（葉片數z增加，柵距t減小，HT增大）和翼型尺寸、形狀等與流體在葉柵入、出口處的運動狀態有關

三、軸流式葉片截面一般采用機翼形3、葉輪計算公式公式說明：公式為軸流式葉輪的設計計算，即選定的翼型及沖角（查出Cy）求出b/t；或選定b/t（求出Cy）選擇翼型及沖角沖角的選擇對葉輪的效率和性能影響很大軸流式運行調節時，也存在合理調整沖角的問題三、軸流式葉片截面一般采用機翼形3、葉輪計算公式公式說明：公式為軸流式葉輪的設計計算，即選定的翼型及沖角（查出Cy）求出b/t；或選定b/t（求出Cy）選擇翼型及沖角沖角的選擇對葉輪的效