叶轮机械原理-演示文稿(1).ppt

《叶轮机械原理-演示文稿(1).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、西安交通大学能源与动力工程学院动力机械及工程系王新军热力叶轮机械原理PrincipleofThermalTurbomachinery1.6叶栅气流特性实际流动导致汽流在叶栅通道内的流动有损失：→损失的大小是通过速度系数和来体现的；→和是表示粘性力对理想流动的影响，是一个总体影响的表征；→没有深入说明流动损失产生的原因、影响损失的因素以及损失产生的物理本质。①叶型②型线③叶型中线④叶型前缘点叶型后缘点⑤叶型弦长⑥弯曲角⑦出口边厚度⑧等截面叶片⑨变截面叶片1）叶栅/叶片的几何参数一、叶栅的型式及几何参数——叶片的截面形状。——叶型周线（

2、轮廓线）。——叶型内各内切圆圆心的轨迹线。——叶型中线的前端点。——叶型中线的后端点。——叶型前缘点与后缘点间的距离。——叶型中线两端点处切线的夹角。——叶型尾部出汽边的厚度。——叶片型线沿叶高不变的叶片。——叶片型线沿叶高变化的叶片。①叶栅平均直径：②叶片高度:相对叶高:③叶栅节距:相对节距:④叶片安装角:⑤叶片的进口几何角:叶片的出口几何角:⑥叶栅宽度:⑦叶栅进、中间、出口通道的宽度:叶片弦长、叶高、型线平均直径、节距、安装角叶片中间截面的直径。叶片通流部分高度。叶高与弦长的比值。叶栅中相邻两叶片对应点的距离。节距与弦长的比值。

3、叶型弦线与叶栅额线的夹角。叶型中线前端点切线与额线的夹角。叶型中线后端点切线与额线的夹角。叶栅前、后回转面间的距离。三处内切圆的直径。→确定了叶片的大小、形状→确定了叶片的相对位置2）气动参数表示方向：①气流进、出汽角（）——叶栅进、出口气流方向与叶栅额线的夹角。②冲角（攻角）——叶栅进口几何角与气流角的差值。喷管：动叶：表示大小：③气流速度：叶栅进、出口的气流绝对速度或相对气流速度。④气流马赫数：⑤气流雷诺数：（）⑥速比：（）二、叶栅损失及叶栅实验1）叶栅能量损失的构成①型面损失：叶型表面上产生的损失②端部损失：叶栅通道上、下两端

4、面处产生的损失③冲波损失：在近音速和超音速气流中产生的波损2）叶栅能量损失的衡量（两种方法）：①叶栅能量损失系数：②叶栅速度系数：能量损失系数与速度系数的互相转换：图1.29平面叶栅风洞实验台示意图3）叶栅试验试验叶栅测点测点网格加速段实验内容:①叶型表面压力分布②叶栅出口截面各点的速度③叶栅出口气流的实际方向目的：分析叶栅中损失产生的位置和原因，确定改进叶型几何结构，减少流动损失，提高叶栅流动效率。目的：确定气流流线上的速度大小及流动损失，获得叶栅通道内的叶栅各项损失和总损失。目的：确定气流出口角度随各参数的变化规律。三、压力分布

5、曲线横坐标：叶型表面各测点的相对位置纵坐标：叶型表面压力系数静叶：动叶：(a)膨胀式叶栅压力分布曲线◆理想情况下（如虚线所示）：→驻点：速度为零，压力系数：→离开驻点：压力沿叶栅的背面和腹面均匀下降，出口压力系数：;速度逐渐增大。◆实际情况下（如实线所示）：→驻点：压力系数→背弧压力系数：快速下降；缓慢变化；快速下降至过度；恢复至图1.30冲击式叶栅的压力分布曲线图1.31冲击式叶栅表面的压力分布图◆叶型表面压力矢量图说明：①叶片背面至腹面的两相应点之间，存在一个压力梯度，气流对叶栅作功的来源；②气流在进口斜切部分有一个扩压段，流动

6、效率较低。四、型面损失和冲波损失◆型面损失：叶型表面附近产生的损失。①叶型表面边界层中的摩擦损失；②边界层脱离叶片表面形成的涡流损失；③叶片出口边（尾迹区）产生的涡流损失。图1.26叶型表面边界层示意图图1.27叶栅尾迹区示意图①叶型表面边界层中的摩擦损失原因：粘性摩擦阻力位置：整个叶片表面附近②边界层脱离叶片表面形成的涡流损失；原因：扩压流动，边界层脱离壁面，形成涡流。位置：扩压段区域，主要在叶型背面接近出口边处。边界层主流场涡流③叶片出口边（尾迹区）产生的涡流损失。原因：叶片出口边两股气流汇合，形成旋涡。位置：叶栅出口后的一段区

7、域◆冲波损失：叶栅通道内局部发生激波，导致波损。位置：激波产生的区域原因：叶栅通道内局部发生激波，导致波损。涡流◆型面损失的影响因素叶几栅何主参要数气特流性加工工艺：→叶栅类型（膨胀式/冲动式叶栅）→叶型进、出口几何角（）→节距（相对节距）→安装角（）→叶片出口边厚度（）→……→气流马赫数M、气流雷诺数Re→气流进口角(攻角)→气流湍流度→……→叶型表面加工的粗糙度图1.34膨胀式叶栅压力分布曲线及损失系数主要影响型面损失的因素：结论：→叶型进口汽流角最佳值为90°。→当进口汽流角在范围变化时，压力分布变化不大，对型面损失的影响较小

8、。→当进口汽流角下降到45°时，扩压段增大，型面损失增大。①叶型进口气流角度/攻角的影响②叶栅相对节距对型面损失的影响结论：→存在一个最佳相对节距，型面损失系数达到最小值。→当时，流量增大；背弧扩压段增大；边界层增厚，甚至脱离；型面损