流体力学A10-1资料.ppt

* §10.4 叶栅的几何参数 ②空间叶栅：如果无论怎样分绕叶栅的流层，既得不到平面流层，也得不到可以展成平面的曲面流层时，这样的叶栅称为空间叶栅。 第十章 机翼和叶栅工作原理 * §10.4 叶栅的几何参数 图10-14 直列叶栅 t 列线 栅轴 2）按展开流面上列线形状分： ①直列叶栅； 第十章 机翼和叶栅工作原理 图10-15 环列叶栅 ②环列叶栅 * §10.4 叶栅的几何参数 3）其它分类，如按流速和压强在叶栅中的变化情况分: ①反动式叶栅； ②冲动式叶栅； ③扩压式叶栅。 精确定义参见《汽轮机原理》。 第十章 机翼和叶栅工作原理 * §10.4 叶栅的几何参数 二、叶栅的几何参数 1）列线：叶栅中各叶片对应点的连线。通常都是以叶片前后缘点的连线表示。举例汽轮机、离心式泵与风机的叶珊列线。 2）栅轴：垂直于列线的直线，但环列叶栅为其旋转轴。 3）叶型：叶片与过列线的流面交截出的剖面叫叶栅的叶型。有关叶型的几何参数见翼型。 第十章 机翼和叶栅工作原理 * §10.4 叶栅的几何参数 4）栅距：叶栅中叶型排列的间距t称为栅距。 5）叶栅疏密度：栅中叶型弦长与栅距之比值b/t称为叶栅的疏密度。其倒数称为相对栅距。环列叶栅不引用。 6）安装角：栅中叶型的弦线与列线的夹角?y称为叶型在叶栅中的安装角。 叶型中线在前后缘之切线与列线之夹角?1y、?2y称为叶型的进出口安装角。环列叶栅只引用后两个参数。 第十章 机翼和叶栅工作原理 * §10.5 叶栅工作原理 内容简介 一、静止叶栅中单个叶型的受力 二、流体在动叶栅中的能量转换 第十章 机翼和叶栅工作原理 * §10.5 叶栅工作原理 一、静止叶栅中单个叶型的受力 说明： 叶栅工作是单个叶片工作的综合； 主要介绍平面直列叶栅的工作原理，空间叶栅理论还不特别成熟。 第十章 机翼和叶栅工作原理 * §10.5 叶栅工作原理 假设有理想均匀流绕流静止平面直列叶栅流动。如下页图示。 取包围某个叶型，垂直于纸面单位厚（单位叶高）的封闭控制面ABCDA。 控制体受力分析：压力和叶型对流体的作用力。 第十章 机翼和叶栅工作原理 * §10.5 叶栅工作原理 A D p1 v1 v1x v1z Fx Fz F o x z t B C v2x p2 v2z v2 vz F v vx v1 90o v2 v1x v2x 第十章 机翼和叶栅工作原理 F---流体作用 在叶型上的力 * §10.5 叶栅工作原理 列动量方程：对流出流入此控制面的流体，其x、z 方向动量方程为 1) 一般形式 第十章 机翼和叶栅工作原理 R---叶型作用 在流体上的力 * §10.5 叶栅工作原理 2) 特殊形式 对不可压缩流体，?1＝?2＝? ，v1z＝v2z＝vz，化为 第十章 机翼和叶栅工作原理 * §10.5 叶栅工作原理 叶栅的库塔－茹柯夫斯基升力公式 1) 根据不可压缩理想流体的伯努力方程，得 第十章 机翼和叶栅工作原理 * §10.5 叶栅工作原理 2)其次，沿顺时针方向积分求解绕叶型的速度环量： 第十章 机翼和叶栅工作原理 3)把上下游的速度向量取平均值，得 * §10.5 叶栅工作原理 4) 由上述动量方程的特殊形式，得 5) 合力的大小为 不可压缩理想流体绕流叶栅的库塔－茹柯夫斯基升力公式 6) 合力的方向为 ：沿平均速度向量的方向逆环流转?/2。 第十章 机翼和叶栅工作原理 * §10.5 叶栅工作原理 1. 流体能量转换： 压能 动能 机械能 固定叶栅 运动叶栅 得到超声速气流 第十章 机翼和叶栅工作原理 二、流体在动叶栅中的能量转换 * §10.5 叶栅工作原理 o A D v1 u w1 Fx Fz F x z t B C u v2 w2 固定叶栅 运动叶栅 u 固定叶栅 运动叶栅 v1 u w1 u v2 w2 （导向叶栅） 第十章 机翼和叶栅工作原理 * §10.5 叶栅工作原理 流体对叶型的作用力 1）取相对坐标系，列动量方程： 第十章 机翼和叶栅工作原理 * §10.5 叶栅工作原理 第十章 机翼和叶栅工作原理 2）化简: 因为 所以 * §10.5 叶栅工作原理 第十章 机翼和叶栅工作原理 3.在圆周力Fx的作用下，叶轮以圆周速度u作匀速旋转。若叶轮叶片数为Z，显然?1v1ztZ为流经单位高叶片的流体质量流量，单位时间内流体对叶轮作出的机械功为N＝FxuZ。 * §10.5 叶栅工作原理 4.若以HT表示单位时间单位重量流