三元流叶轮改造.ppt

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1、0目录三元流叶轮改造技术⒈机泵节能技术与市场分析2.绿色照明能源管理4.3.三元流叶轮改造技术三元流技术概况叶轮机械内的完全三元流动，应用吴仲华教授创立的S1，S2，两流面理论可以用不同方法求解，一种是流函数方法，这一方法在数学上严谨，但物理上不太直观，另一种是直接计算流体流动速度的流面（或流线）迭代法，这一方法物理上比较直观，反映问题更接近实际。泵叶轮内部由两个叶片、前后盖板组成一个完整的空间流场，观察者与叶轮同步旋转看到的是与时间无关的定常相对流动，我们要求计算空间流场中任何一点的相对速度的大小及方向，从而建立我

2、们的叶轮数学模型。三元流技术概念及原理概念原理以叶轮主轴、叶轮剖面、叶轮旋转方向三系建立圆柱坐标，坐标系里任意一点的流度都可以用三元函数表示。把叶轮内部的三元空间无限地分割，通过对也轮流到内的各个工作点分析，建立完整、真实的叶轮内流动的数学模型。以此，对叶轮流道分析更准确，最实际的反映流体的流场、压力分布也最接近实际。三元流叶轮改造技术的发展（1）一元流动：即把进口截面、出口截面的流速当作均匀的，流速W1=Q1/S进、W2=Q2/S出。则流速只是关于进口到出口流线长度坐标的一三元流叶轮改造技术的发展元函数，所以叫一元

3、流动。而显而易之，水流在叶轮流道内流速、压力并不是简单的，可以看做均匀的。故，一元流动理论无法真实反映的流体在叶轮内运动，所以泵轮设计偏离原来设计最佳效率点的情况很多。三元流叶轮改造技术的发展（2）二元流动：到了二十世纪八十年代，电子计算机得到普遍应用之后，出现了二元流动理论。即沿图１中右图中dcgh曲面（回转面，也称s1流面）和bcgf曲面（子午面，也称s2流面）计算出流速w的分布，即求出w=f1(Z,φ)和w=f2（Z，R）即能计算出沿周φ向和径R向流速Ｗ及压力的变化。这种方法较为真实的流体通过叶轮流道的物理本质

4、。在二元流动理论中，任意一点（R0，φ0，Z0）我们即可以在R=R0三元流叶轮改造技术的发展时即S1流面上W=f（Z0，φ0）同理在φ=φ0时即S2流面上W‘=f（Z0，R0）。事实上这两个速度并不相等，说明二元流动理论也并不能完全真实的反映。（3）三元流动：１９８０年我们率先在电子计算机上实现了两类流面交叉迭代求出三元流动的方法。三元流叶轮改造技术的发展图1表示一个叶片通道内的通流截面、流面坐标情况。设想空间流场内周向取JO-1个S2流面，它们与两个叶片表面形成JO个流片，每个流片通过的流量相同；同样沿径向取IO—

5、1个S1流面，它们与机壳内外回转面形成流量相等的IO个流片图中JO=IO=3）。我们再取KO+1个与S1、S2流面不共面的任意回转面，其母线为子午面上的直线（或曲线）n，它称之为通流截面（图中KO=4），S1、S2流面与通流截面相交，构成了过空间点A的非正交曲线坐标S1、S2，两类流面相交则构成流线坐标L。在任意通流截面上取任意方向q，对任何量A我们可写出：三元流叶轮改造技术的发展由此可得出S1，S2两类流面的运动方程，计算出内部任何一点的速度W。根据流速W的分布，即能判断叶轮设计的好坏。求解方法如下：式中w为液体在

6、叶轮中的相对流，L为流线（S1、S2两类流面的交线）。上式中的系数c11都是流线及通流截面几何角度的函数，一旦流线确定之后可立即求出。连续方程可写为：三元流叶轮改造技术的发展为图1中通流截面上一个微元流管的面积，I0代表共有I0个S1流片（相邻的两个S1流面之间的流层），J0则为S2流片个数。《射流—尾迹》三元流动：其模型如图2所示。三元流叶轮改造技术的发展图2中表示的是接近叶轮前盖板处的s1流面剖视图。dhcg剖面线处代表两个相邻的叶片，为进口，dc为出口。hg在流道出口附近出现了一个低能量流动区tvh，它类似于一

7、个旋涡，称之为尾迹。其主流部分为vg段，出口流速w2可按三元流动理论作无粘性位流计算得出，这部分称之为射流。尾迹的出现，不但降低了叶轮的水力效率，而且因减少了有效通流面积，也使泵的流量减少。三元流叶轮改造技术的发展三元流叶轮与普通叶轮比较：1．子午流道形状的区别：如图叶轮的子午流道形状，adhe（bcgf）对应于图1中的叶片位置，ad为进口，he为出口，dh为叶轮前盖板内壁型线，ae为叶轮后盖板壁面型线。实线为三元流叶轮，虚线为传统一元流叶轮。前者轴向向进口方向延伸，轴向宽度大，造成流动损失尽可能小的进口条件，使泵的

8、效率和气蚀性能得以改善。三元流叶轮改造技术的发展叶片在垂直轴线Z的平面上投影为adh曲面,由于φ角的改变可以看到三元流叶片扭曲显著.而一元流叶片a1d1h1则扭曲度小,有时a1与d1重合,叶片完全不扭曲,而只是一个板式弯曲形叶片,我们称之为直叶片.机泵节能技术与市场分析机泵节能方法现在机泵节能的主要方法：1、叶轮的切割2、三元流技术3、变频调速