流体机械的典型结构和用途优秀课件
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图5-20 液体传动机构的组成
液力传动分为三大类型： 1、液力变矩器视频
2、液力耦合器视频
3、液力机械传动
5.2 容积式流体机械
容积式流体机械根据运动方式可 分为往复式和回转式两类。
一、往复式流体机械
往复式流体机械通常由两部分组成。一部分 是 直接和 流体进行能量交换的工作端，另一部分 是和其他机械进行动力传递的传动端。工作端主 要包括缸体，活塞（或柱塞），吸入阀和排出阀。
6）相对弯度—翼型最大弯度与弦长之比。 7）曲率角—翼型后缘点处骨线的切线与翼 弦的夹角。
8）翼展长度—机翼的横向宽度，简称展长。 9）展弦比—展长与弦长之比。
图5-11 翼型的动力特性 a）特性曲线 b)极限图
（二）常用翼型 1、哥廷根翼型
图5-12 哥廷根翼型
2、RAF-6翼型（英国翼型）
4）叶栅稠密度 —即翼型弦长与栅距的比值， 有时将其倒数t/l称为叶栅的相对栅距，叶栅 稠密度时表示叶栅中翼型排列的疏密程度， 是对叶栅性能有重要影响的参数。
（5）翼型的安放角—翼型的弦与叶栅列线 间的夹角，翼型中线（或骨线）在前、后 缘之切线与叶栅列线夹角分别叫做翼型的 进口安放角和出口安放角， （6）流动角—流动方向与栅轴之间的垂直 距离。 （7）转向角—流入角与流出角之差。 （8）叶栅宽度 —前后缘点叶栅轴线之间 的垂直距离。
图5-16 直列叶栅 a)叶栅 b)作用力
（四）叶栅效率
叶栅效率定义为：
c =
H
h H
式中，H 为总能头， h 为水力损失。
在叶片式流体机械中 c =1 w
1
sin
u sin( )
显然， 角越小翼型质量越高，叶栅的效率也
就越高。
六、横流式流体机械
图5-17是横流式机械的工作原理示意图。
图5-17 横流式流体机械
的迭加 。如图5-8 所示 。
No 和叶I在轮m叶的轮旋a进转g口方e处向，相轴同向，涡其旋速运度动三的角方形向如
图5-8所示。因此， ，该 vu1 vu1 v u 分 量的增加是叶轮本身的作用造成的。
3.扩压器
(1) 叶片扩压器 (2) 无叶扩压器
5-9 扩压器
五、轴流式流体机械
如图5-10所示，轴流式机械由叶轮、壳体和导叶等组成 。根据所需要的扬程，分为单级和多级式。
hth Hth
(u222 (uu212)2 (u122 1 )12)
反击系数大的叶轮称为反击式叶 轮，反击系数小的称为冲击式叶轮。
1.性能曲线和叶片出口安放角的关系
流量系数 ，扬程系数 的定义如下
qv vm2 Au2 u2
2 gH 2v02
u
2 2
u2
式中，A为叶轮的特征面积，这里取叶轮出口的环
状面积 2 r2b2
பைடு நூலகம்
由叶轮出口速度三角形得：
v 2 u2 vm2 cot b2
v 2 u2
2
1 cot b2
由上式可知， 曲线为一条过（0，2） 的直线
5-8 叶片出口安装角和叶片形状
2.叶轮出口附近流动的滑动
离心式机械转轮（叶轮）内流体 的实际三元流动情况，可以近似认为是轴 向漩涡与流经不动叶轮时的均匀相对流动
环量: sds 升力: FL
图5-4 速度环量
图5-5 翼型升力
三、离心式流体机械
图5-7介绍了离心式 流体机械的结构，图中 上半部分是多级泵、下 半部分是水轮机的示意 图。在叶轮中，叶片前 后呈喇叭型的圆板称为 盖板，有前后盖板的叶 轮叫闭式叶轮，只有后 盖板的叫半开式叶轮， 前后盖板都没有的称为 开式叶轮。
对不可压缩流体，横流式机械的流量和理论 扬程由下式计算得：
qVvr1r11bvr2r2 2b
Hth1gu2(v2 v1)
七、冲击式流体机械
图5-18 冲击式流体机械
冲击式流体机械主要是指冲击式水轮机。如图5-19 所示，水由喷管引入，在喷嘴处将压能转换成动能，形 成高速射流流入转轮的水斗，冲动转轮旋转以输出动力， 水流流量由喷嘴内部设置的针阀控制。
图 5-13
3、BИΓΜ翼型
图5-14 BИΓΜ翼型
4、NACA翼型
图5-15 NACA翼型的几何尺寸
5、791翼型 6、圆弧翼型
R2
l
2
Rh2
2
R l2 h 8h 2
（三）直列叶栅 相同机翼以一定间隔按同样状态直线排
列即构成直列叶栅。其主要几何参数有： 1）列线— 各翼型相应点的连线。 2）栅轴—垂直于列线的直线。 3）叶栅距—在同一叶栅轴线上，二相邻翼 型的相应点间的线段长度。
流体机械的典型结构和用途
5.1 叶片式流体机械
一、叶片式流体机械中的基本概念
➢ 绝对坐标系—固连于地球的坐标系； ➢ 绝对运动—相对于绝对坐标系的流体运动； ➢ 相对坐标系—固连于转动叶轮的坐标系； ➢ 相对运动—相对于相对坐标系的流体运动; ➢ 牵连运动—绝对坐标系对相对坐标系的运动;
图5-1 轴面流动
射流速度有下式计算：1=Cv 2gH
图5-19 冲击式水轮机的工作原理
现以图5- 19 来说明冲击式水轮机的 工作原理 。单个喷嘴的 流量用表示，作用于水斗的圆周 方向的力为，根据动量定理
功率：
转轮效率：
八、流体传动装置的工作原理 ➢流体传动包括液体传动和气体传动。 ➢液体传动又分为液压传动和液力传动。
图5-6 离心式机械
离心式流体机械
蜗壳
扩压器
叶轮 图5-7 离心式流体机械
叶轮出口横截面 ——圆柱面
四、叶片式流体机械
叶片式流体机械基本公式：Hth
u22u11
g
cot b2 b22 cot1
1
u2
1m
b11
g
D2b22u2
其中 D b 密度，
为叶轮直径， 为叶轮宽度。
为流体
反击系数：
图5-2 流面和绝对流线
图5-3表示了流体的绝对速度、相对速度和牵连 速度的关系，由这三种速度矢量组成的三角形称 为流体质点运动的速度三角形。
图5-3 速度三角形
二、叶片的作用及欧拉扬程
叶片和流体之间存在相对运动，由于叶片压力 面和负面之间的压力差而产生升力。升力的产生机 理可以用流体力学中所谓的“环量(circulation)” 来加以解释。
图5-10 轴流式机械
（一）翼型及其动力特性
垂直于翼展轴线的机翼剖面叫做翼型。 机翼和翼型的有关几何参数的定义如下：
1）骨线—翼型内各内切圆圆心的连线。 2）翼弦—翼型前缘和后缘之间的连线。 3）厚度—翼型上下面在与翼弦垂直的方向上的 距离。 4）相对厚度—翼型最大厚度和弦长之比。 5）弯度—骨线与翼弦之间的距离，用h表示。
液力传动分为三大类型： 1、液力变矩器视频
2、液力耦合器视频
3、液力机械传动
5.2 容积式流体机械
容积式流体机械根据运动方式可 分为往复式和回转式两类。
一、往复式流体机械
往复式流体机械通常由两部分组成。一部分 是 直接和 流体进行能量交换的工作端，另一部分 是和其他机械进行动力传递的传动端。工作端主 要包括缸体，活塞（或柱塞），吸入阀和排出阀。
6）相对弯度—翼型最大弯度与弦长之比。 7）曲率角—翼型后缘点处骨线的切线与翼 弦的夹角。
8）翼展长度—机翼的横向宽度，简称展长。 9）展弦比—展长与弦长之比。
图5-11 翼型的动力特性 a）特性曲线 b)极限图
（二）常用翼型 1、哥廷根翼型
图5-12 哥廷根翼型
2、RAF-6翼型（英国翼型）
4）叶栅稠密度 —即翼型弦长与栅距的比值， 有时将其倒数t/l称为叶栅的相对栅距，叶栅 稠密度时表示叶栅中翼型排列的疏密程度， 是对叶栅性能有重要影响的参数。
（5）翼型的安放角—翼型的弦与叶栅列线 间的夹角，翼型中线（或骨线）在前、后 缘之切线与叶栅列线夹角分别叫做翼型的 进口安放角和出口安放角， （6）流动角—流动方向与栅轴之间的垂直 距离。 （7）转向角—流入角与流出角之差。 （8）叶栅宽度 —前后缘点叶栅轴线之间 的垂直距离。
图5-16 直列叶栅 a)叶栅 b)作用力
（四）叶栅效率
叶栅效率定义为：
c =
H
h H
式中，H 为总能头， h 为水力损失。
在叶片式流体机械中 c =1 w
1
sin
u sin( )
显然， 角越小翼型质量越高，叶栅的效率也
就越高。
六、横流式流体机械
图5-17是横流式机械的工作原理示意图。
图5-17 横流式流体机械
的迭加 。如图5-8 所示 。
No 和叶I在轮m叶的轮旋a进转g口方e处向，相轴同向，涡其旋速运度动三的角方形向如
图5-8所示。因此， ，该 vu1 vu1 v u 分 量的增加是叶轮本身的作用造成的。
3.扩压器
(1) 叶片扩压器 (2) 无叶扩压器
5-9 扩压器
五、轴流式流体机械
如图5-10所示，轴流式机械由叶轮、壳体和导叶等组成 。根据所需要的扬程，分为单级和多级式。
hth Hth
(u222 (uu212)2 (u122 1 )12)
反击系数大的叶轮称为反击式叶 轮，反击系数小的称为冲击式叶轮。
1.性能曲线和叶片出口安放角的关系
流量系数 ，扬程系数 的定义如下
qv vm2 Au2 u2
2 gH 2v02
u
2 2
u2
式中，A为叶轮的特征面积，这里取叶轮出口的环
状面积 2 r2b2
பைடு நூலகம்
由叶轮出口速度三角形得：
v 2 u2 vm2 cot b2
v 2 u2
2
1 cot b2
由上式可知， 曲线为一条过（0，2） 的直线
5-8 叶片出口安装角和叶片形状
2.叶轮出口附近流动的滑动
离心式机械转轮（叶轮）内流体 的实际三元流动情况，可以近似认为是轴 向漩涡与流经不动叶轮时的均匀相对流动
环量: sds 升力: FL
图5-4 速度环量
图5-5 翼型升力
三、离心式流体机械
图5-7介绍了离心式 流体机械的结构，图中 上半部分是多级泵、下 半部分是水轮机的示意 图。在叶轮中，叶片前 后呈喇叭型的圆板称为 盖板，有前后盖板的叶 轮叫闭式叶轮，只有后 盖板的叫半开式叶轮， 前后盖板都没有的称为 开式叶轮。
对不可压缩流体，横流式机械的流量和理论 扬程由下式计算得：
qVvr1r11bvr2r2 2b
Hth1gu2(v2 v1)
七、冲击式流体机械
图5-18 冲击式流体机械
冲击式流体机械主要是指冲击式水轮机。如图5-19 所示，水由喷管引入，在喷嘴处将压能转换成动能，形 成高速射流流入转轮的水斗，冲动转轮旋转以输出动力， 水流流量由喷嘴内部设置的针阀控制。
图 5-13
3、BИΓΜ翼型
图5-14 BИΓΜ翼型
4、NACA翼型
图5-15 NACA翼型的几何尺寸
5、791翼型 6、圆弧翼型
R2
l
2
Rh2
2
R l2 h 8h 2
（三）直列叶栅 相同机翼以一定间隔按同样状态直线排
列即构成直列叶栅。其主要几何参数有： 1）列线— 各翼型相应点的连线。 2）栅轴—垂直于列线的直线。 3）叶栅距—在同一叶栅轴线上，二相邻翼 型的相应点间的线段长度。
流体机械的典型结构和用途
5.1 叶片式流体机械
一、叶片式流体机械中的基本概念
➢ 绝对坐标系—固连于地球的坐标系； ➢ 绝对运动—相对于绝对坐标系的流体运动； ➢ 相对坐标系—固连于转动叶轮的坐标系； ➢ 相对运动—相对于相对坐标系的流体运动; ➢ 牵连运动—绝对坐标系对相对坐标系的运动;
图5-1 轴面流动
射流速度有下式计算：1=Cv 2gH
图5-19 冲击式水轮机的工作原理
现以图5- 19 来说明冲击式水轮机的 工作原理 。单个喷嘴的 流量用表示，作用于水斗的圆周 方向的力为，根据动量定理
功率：
转轮效率：
八、流体传动装置的工作原理 ➢流体传动包括液体传动和气体传动。 ➢液体传动又分为液压传动和液力传动。
图5-6 离心式机械
离心式流体机械
蜗壳
扩压器
叶轮 图5-7 离心式流体机械
叶轮出口横截面 ——圆柱面
四、叶片式流体机械
叶片式流体机械基本公式：Hth
u22u11
g
cot b2 b22 cot1
1
u2
1m
b11
g
D2b22u2
其中 D b 密度，
为叶轮直径， 为叶轮宽度。
为流体
反击系数：
图5-2 流面和绝对流线
图5-3表示了流体的绝对速度、相对速度和牵连 速度的关系，由这三种速度矢量组成的三角形称 为流体质点运动的速度三角形。
图5-3 速度三角形
二、叶片的作用及欧拉扬程
叶片和流体之间存在相对运动，由于叶片压力 面和负面之间的压力差而产生升力。升力的产生机 理可以用流体力学中所谓的“环量(circulation)” 来加以解释。
图5-10 轴流式机械
（一）翼型及其动力特性
垂直于翼展轴线的机翼剖面叫做翼型。 机翼和翼型的有关几何参数的定义如下：
1）骨线—翼型内各内切圆圆心的连线。 2）翼弦—翼型前缘和后缘之间的连线。 3）厚度—翼型上下面在与翼弦垂直的方向上的 距离。 4）相对厚度—翼型最大厚度和弦长之比。 5）弯度—骨线与翼弦之间的距离，用h表示。