三元流叶轮改造
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目录
⒈
三元流叶轮改造技术
2. 机泵节能技术与市场分析
3.
绿色照明
4.
能源管理
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。
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、变频调速技术
4、涂层技术
5、管网优化
叶轮切割
叶轮切割：
定义： 一般就是水泵的容量过大或过小，而现场改 造泵的最简单的方法就是切割或加长叶片（对水泵一般 是切割）。
叶轮外径的改变对流量、扬程（压力）、功率影响 程度对于低比转数和中、高比转数是同的，对于低比转 数，叶轮外径稍微改变其出口宽度改变不大，而高、中 叶轮影响较大，且影响泵的效率。
，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：
dA dq
1 A.
R
Rd(Ac
wk.baidu.comdq R
osn
As Z
inn)
dn1
dq
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
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
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 。
特点：切割叶轮外径将使泵的流量、扬程（压力）、 功率改变。
叶轮切割
原则：叶轮外径的切割应不影响效率不至于降低太多，叶轮外径
的最大切割量跟比转数有关系（即中、高比转数叶轮切割范围较 小）
适应范围：适应于恒改变泵输出功率即同时减小（或增大）流
量、扬程。（即常见的大马拉小车的情况）
三元流叶轮改造技术
三元流叶轮改造技术的特点：
变频调速概述：
交流电机调速技术的广泛运 用，用变频器改变交流电机的转 速方式来进行风机流量的控制， 可以大幅度减少机械调控流量造 成的能量损耗。
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.
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。 在二元流动理论中，任意一点（R0，φ0，Z0）我们即可以在R= R0
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 建立我们的叶轮数学模型。
三元流技术概念及原理
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。
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—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
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。
三元流叶轮改造技术的发展
元函数，所以叫一元流动。 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
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
《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。
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⒈
三元流叶轮改造技术
2. 机泵节能技术与市场分析
3.
绿色照明
4.
能源管理
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。
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、变频调速技术
4、涂层技术
5、管网优化
叶轮切割
叶轮切割：
定义： 一般就是水泵的容量过大或过小，而现场改 造泵的最简单的方法就是切割或加长叶片（对水泵一般 是切割）。
叶轮外径的改变对流量、扬程（压力）、功率影响 程度对于低比转数和中、高比转数是同的，对于低比转 数，叶轮外径稍微改变其出口宽度改变不大，而高、中 叶轮影响较大，且影响泵的效率。
，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：
dA dq
1 A.
R
Rd(Ac
wk.baidu.comdq R
osn
As Z
inn)
dn1
dq
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
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
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 。
特点：切割叶轮外径将使泵的流量、扬程（压力）、 功率改变。
叶轮切割
原则：叶轮外径的切割应不影响效率不至于降低太多，叶轮外径
的最大切割量跟比转数有关系（即中、高比转数叶轮切割范围较 小）
适应范围：适应于恒改变泵输出功率即同时减小（或增大）流
量、扬程。（即常见的大马拉小车的情况）
三元流叶轮改造技术
三元流叶轮改造技术的特点：
变频调速概述：
交流电机调速技术的广泛运 用，用变频器改变交流电机的转 速方式来进行风机流量的控制， 可以大幅度减少机械调控流量造 成的能量损耗。
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.
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。 在二元流动理论中，任意一点（R0，φ0，Z0）我们即可以在R= R0
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 建立我们的叶轮数学模型。
三元流技术概念及原理
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。
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—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
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。
三元流叶轮改造技术的发展
元函数，所以叫一元流动。 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
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
《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。