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第二章叶片式流体机械的能量转换

§2-1流体在叶轮中的运动分析

一、几个概念及进出口符号确定

流体机械叶片表面一般是空间曲面，为了

研究流体质点在叶轮中的运动规律，必须描

述叶片。叶片在柱坐标下是一曲面方程

e=ejz,e）,但解析式一般不可能获得。工

程上借助儿个面来研究：

基本概念

图2-1叶片的轴面与平面投影

1.平面投影：平面投影是将叶片按工程图的

做法投影到与转轴垂直的面上。

2.轴面（子午面）：通过转轮上的一点和转轮轴线构成平面：（一个转轮有无数

个轴面，但是每个地面相同）

3.轴面投影：它是将叶片上每一点绕轴线旋转一定角度投影到同一轴面上的投

影，叫轴面投影。

4.流线

5.迹线

6.轴面流线

图24空间漉蝮与轴面潼及

I一空向就面2-空

图22叶轮的轴面投影图

图2-5空间流面的展开

a）径覆式b）flltl式e）孰超式

进出符号确定：（本书规定）P代表高压IP对风机，泵，压缩机，一般

S代表低压,出口对水轮机进口

S对风机，泵，压缩机，一般是进口，对水轮机是出口

二、叶轮中的介质运动

1.速度的合成与分解:

流体机械的叶片表面是空间曲面，而转轮又是绕定轴旋转的，故通常用圆柱坐标

系来描述叶片形式及流体介质在转轮中的运动。在柱坐标中，空间速度矢量式可

分解为圆周，径向，轴向三个分量。

C=C+C+C

rM

将Cz,Cr合成得Cm,最=3+C

Cm位于轴面内（和圆周方向垂直的面），故

又叫轴面速度。

图2・3圆柱标系中速度矢量的分解

2.绝对运动和相对运动：

在流体机械的叶轮中，叶片旋转，而流体质点又有相对转轮的运动，这样根据理

论力学知识质：叶轮的旋转是牵连运动。流体质点相对于叶轮的运动叫相对运动,

其速度叫相对速度，这样，流体质点的绝对速度为这两速度的合成，即

C=w+ii其中〃是叶轮内所研究的流体质点的牵连速度

在流体机械的静止部件内，没有牵连速度，相对运动的轨迹和绝对运动重合。

用速度三角形，表示上述关系，即得：依速度合成分解，

将C分解为沿圆周方

向的分量Cu及轴面上的分量Cm,

从速度三角形知：Cm=W,n=3+牝或”=乙-取

叶轮内，每一点都可作出上述速度三角形。访和〃

的夹角8称为相对流动用（介质为液体，叫液流角；

一

介质为气体，叫气流角）。和丘夹角。叫绝对流动/

角°叶片骨线沿流动方向的切线和U方向的夹角叫Z

叶片安放角乩。作速度三角形很重要，但最重要的i

是叶轮进出口的速度三角形。\

-7径流式叶轮