水力机械现代设计方法第二章第一节：流体在叶轮中的运动分析

水力机械中的能量转换
轴面流动的过流断面
A=2πRcb
过水断面
qV＝Acm
过水断面线
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水力机械中的能量转换
流网： 轴面流线与cm的分布
断面质心 轴面流线
过水断面线
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水力机械中的能量转换
的
流线
轴 对 称 周 一 转 旋
流线
的 线
cm
流
HSJ
中
能
源自文库
力
水机
水力机械中的能量转换
三、绝对运动与相对运动
绝对速度 c 牵连速度（圆周速度）u 相对速度 w
速度三角形
注意 重点内容！！！
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水力机械中的能量转换
离心叶轮中的速度三角形
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水力机械中的能量转换
水力机械中的能量转换
流面：流线（轴对称假设）旋转一周 空间流面的展开
径流式： 圆环面(平面)
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混流式：
圆锥面(展开成平面)
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轴流式：
圆柱面(展开成平面)
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混流式转轮的机构
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二、叶轮中的流动速度 圆柱坐标系中速度矢量及分解
c＝cr+cz+cu=cm+cu cm=cr+cz cm cu
流量 能量头
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水力机械中的能量转换
流线与流面：
流线：空间流线与轴面流线
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cr cm
c cz cu wu
w wr
wm
u
wz
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四、两类相对流面的概念 流面的定义：经过任意一条不与流线重合的曲 线上所有的点的流线的集合，称为流面。该任 生成线。 意曲线称为流面的生成线 生成线 两类相对流面的概念： （无穷多叶片，轴对称条件下） 流面：生成线为垂直于叶轮轴线的平面上以 S1流面 轴线为圆心的圆（回转面） 流面：生成线为（叶片数无穷多时）叶片表 S2流面 面的任意曲线（叶片表面） HSJ
离心泵叶轮： 主要尺寸：D1、D2、b1、b2
1 —进口；2 —出口；D —直径；b —宽度
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混流（斜流）泵叶轮： 主要尺寸：D1、D2、b1、b2
1—进口；2—出口；D —直径；b —宽度
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水力机械中的能量转换
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水力机械中的能量转换
叶轮机械三元流动计算的创立：吴仲华 1953 准三元解与全三元解； 全三元条件下S1 流面的翘曲及S2 流面的定义；
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叶片表面方程：
θ＝θ（r，z）
工程中表达叶片表面的方法: 投影图 圆柱坐标系中的投影方法： 旋转投影 轴面投影＋平面投影
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水力机械中的能量转换
轴面投影图
叶轮的轴面投影图: 反映了叶轮 的总体尺寸和特征
平面投影图 HSJ
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水力机械中的能量转换
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第二章
叶片式流体机械中的 能量转换
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水力机械中的能量转换
第一节 流体在叶轮中的运动分析 一、叶轮流道（叶片）投影图及主要尺寸
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水力机械中的能量转换
离 心 泵 轴 面 投 影 图
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中
能
力
水机
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水轮机的混流式转轮 主要尺寸：
D 1、 D 2、 b 0
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水力机械中的能量转换
轴流式水轮机： 主要尺寸：
D 、 D h、 b 0
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轴流泵叶轮： 主要尺寸：
D、 Dh
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轴流式叶轮中的速度三角形
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水力机械中的能量转换
速度三角形（重点内容） 速度三角形（重点内容） 轴面速度的关系： cm＝wm 圆周速度的关系：u＝cu－wu 相对流动角β 绝对流动角α
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水力机械中的能量转换
速度三角形在空间的位置