第九章

1、第九章 三元流動理論與三元葉輪設(shè)計簡述,,§9-1 三元流理論及應(yīng)用一、 三元流理論研究三種發(fā)展趨向1 變粘性流體三維流動為理想流體兩種交叉面上的兩組二維流動的相互迭代求解2 利用簡化湍流模型求解粘性湍流流動的奈維－斯托克斯方程3 直接數(shù)值模擬二、實用方面葉片既彎又扭的三元葉輪，擴大流量，提高效率，提高單級壓比，較寬變工況流量擴大到 b2/D2 > 0.065-0.1級效率提高到 80－

2、86％,§9-2 三元流動基本方程,一、連續(xù)方程,二、運動方程式,§9-2 三元流動基本方程,三、能量方程,§9-2 三元流動基本方程,四、狀態(tài)方程,§9-3 簡化計算模型,S1，S2流面理論,簡化流面理論,上若干流線為母線的回轉(zhuǎn)面,§9-4 離心式三元葉輪三元流動的求解方法,一、求解方法1 流函數(shù)法2 速度梯度法,二、求解命題1 正命題：分析問題，已知幾何形狀（葉輪的葉

3、片，盤、蓋的形狀和尺寸）， 求解葉輪內(nèi)部的速度分布和壓力分布2 逆命題：設(shè)計問題，已知速度分布求幾何形狀（三元葉輪）。它實際上是選 用一元流動設(shè)計出葉輪的直徑，寬度，輪盤和輪蓋型線，葉片數(shù)等 參數(shù)，要計算的是其中扭曲葉片的形狀和尺寸，故還是以一元流動 設(shè)計計算為基礎(chǔ)。,§9-4 離心式三元

4、葉輪三元流動的求解方法,三、正命題用速度梯度流線曲率法求解速度分布,在子午面上的投影取為S2流面,將子午面上子午流線沿軸線轉(zhuǎn)360o所構(gòu)成的回轉(zhuǎn)曲面取為S1流面,§9-4 離心式三元葉輪三元流動的求解方法,1 子午面q準正交線上的速度梯度方程,§9-4 離心式三元葉輪三元流動的求解方法,它反映了流現(xiàn)的扭曲，又是由計算二階導數(shù)求得，代表了公式中最高階的導數(shù)，故稱為流線曲率法,§9-4 離心式三元葉輪三元

5、流動的求解方法,連續(xù)方程校核,葉片中心骨架面方程,§9-4 離心式三元葉輪三元流動的求解方法,2 回轉(zhuǎn)面上的流動,3 求解簡化步驟（1）采用流面理論，給定流面的空間形狀，在流面上討論流體的流動，利用 流面約束方程，把三維問題化為兩組二維問題。（2）在中心相對流面的子午投影面上，取若干準正交線，在該線上討論流面 流動問題，利用q曲線的約束方程進一步把流面上流動的二維問題化為一

6、 維問題，使空間流動問題變得大為簡化與可實際計算了。,§9-4 離心式三元葉輪三元流動的求解方法,合理速度分布的基本要求（1）進入葉輪時氣流不發(fā)生沖擊，氣流角為0（2）沿葉道流線的相對速度變化必須連續(xù)、光滑（3）葉道中的任何點上的相對速度必須是正值（4）必須避免較大的減速（5）沿葉道的減速率務(wù)必合理,§9-4 離心式三元葉輪三元流動的求解方法,四、逆命題: 三元扭曲葉片造型設(shè)計計算,全可控渦設(shè)計離

7、心式三元葉輪：用,的分布取代氣流角,§9-4 離心式三元葉輪三元流動的求解方法,子午流線曲率引起，而曲率主要有通道（盤蓋）形狀定,后一項作用小，主要前2項，取決于l分布，故l及其分布是控制速度分布重要手段,進口參數(shù)和熵不均勻性引起,,,§9-4 離心式三元葉輪三元流動的求解方法,葉片負荷及壓力分布,歐拉能量頭,一、理論方面,1 葉輪機械三元流動逆命題研究（全可控渦方法）2 基于全三維湍流流場計算、實驗設(shè)計和響應(yīng)

8、面技術(shù)相結(jié)合的三 元葉輪設(shè)計方法和軟件技術(shù)3 試驗研制了17個不同流量系數(shù)的三元葉輪模型級，形成一整套 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的離心壓縮機三元葉輪設(shè)計制造技術(shù) 較常規(guī)葉輪效率提高8－10％，較國外直線元素三元葉輪提高2 ％以上，流量范圍擴大10－30％，整機效率可達82－87％，節(jié) 能2－10%. 教育部科技進步一等獎，國家發(fā)明三等獎,§9-4 西安交大三元葉輪研究簡介,二、產(chǎn)品制造方

9、面,西安交大賽爾機泵成套設(shè)備有限公司（交大賽爾）形成一整套離心壓縮機、鼓風機及低溫透平機械的制造體系（1）12軸5坐標聯(lián)動臥式數(shù)控加工中心 （直徑1000mm葉輪整體數(shù)控加工）（2）美國賽克沃克臥式真空釬焊熱處理裝置（葉高小于3mm輪盤整體繞制、 真空釬焊輪蓋的整個葉輪焊接技術(shù)）（3）單級性能閉式試驗裝置（4）軸承潤滑、平衡軸向推力和氣體密封等專門技術(shù)保證。,§9-4 西安交大三元葉輪研究簡介,三