机翼及叶栅理论
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轴流式风机的性能测试及分析摘要轴流式风机在火力发电厂及当今社会中得到了非常广泛的运用。
本文介绍了轴流式风机的工作原理、叶轮理论、结构型式、性能参数、性能曲线的测量、运行工况的确定及调节方面的知识,并通过实验结果分析了轴流式风机工作的特点及调节方法。
关键词:轴流式风机、性能、工况调节、测试报告目录1绪论1.1风机的概述 (4)1.2风机的分类 (4)1.3轴流式风机的工作原理 (4)2轴流式风机的叶轮理论2.1概述 (4)2.2轴流式风机的叶轮理论 (4)2.3 速度三角形 (5)2.4能量方程式 (6)3轴流式风机的构造3.1轴流式风机的基本形式 (6)3.2轴流式风机的构造 (7)4轴流式风机的性能曲线4.1风机的性能能参数 (8)4.2性能曲线 (10)5轴流式风机的运行工况及调节5.1轴流式风机的运行工况及确定 (11)5.2轴流式风机的非稳定运行工况 (11)5.2.1叶栅的旋转脱流 (12)5.2.2风机的喘振 (12)5.2.3风机并联工作的“抢风”现象 (13)5.3轴流式风机的运行工况调节 (14)5.3.1风机入口节流调节 (14)5.3.2风机出口节流调节 (14)5.3.3入口静叶调节 (14)5.3.4动叶调节 (15)5.3.5变速调节 (15)6轴流风机性能测试实验报告6.1实验目的 (15)6.2实验装置与实验原理 (15)6.2.1用比托静压管测定质量流量6.2.2风机进口压力6.2.3风机出口压力6.2.4风机压力6.2.5容积流量计算6.2.6风机空气功率的计算6.2.7风机效率的计算6.3数据处理 (19)7实验分析 (27)总结 (28)致谢词 (29)参考文献 (30)主要符号pa-------------------------------------------------------------------------------当地大气压()p a pe-------------------------------------------------------------------------------测点平均静压()p a pm∆----------------------------------------------------------------------------测点平均动压()p aqm -------------------------------------------------------------------------------平均质量流量()skgpsg1-----------------------------------------------------------------------------风机入口全压()p a psg2----------------------------------------------------------------------------风机出口全压()p a pFC----------------------------------------------------------------------------风机全压()p a pSFC---------------------------------------------------------------------------风机静压()p a Q------------------------------------------------------------------------------体积流量()sm3V-------------------------------------------------------------------------------流体平均流速()s m p e-----------------------------------------------------------------------------风机有效功率()KW P a-----------------------------------------------------------------------------轴功率()KW η-------------------------------------------------------------------------------风机效率()00n-------------------------------------------------------------------------------风机转速()minrL------------------------------------------------------------------------------平衡电机力臂长度(m)G------------------------------------------------------------------------------风机运转时的平衡重量(N)0G----------------------------------------------------------------------------风机停机时的平衡重量(N)D------------------------------------------------------------------------------风机直径(m)α------------------------------------------------------------------------------流量系数ε-------------------------------------------------------------------------------膨胀系数1绪论1.1风机的概述风机是将原动机的机械能转换为被输送流体的压能和动能的一种动力设备其主要作用是提高气体能量并输送气体。
第十二章机翼理论课堂提问:雁群迁徙时为什么呈”人字形”飞行?机翼理论:研究支持飞机升空,水翼船飞腾的机翼理论。
在航空,舰船等工程上应用最多,舵、螺旋桨,减摇鳍、水翼、扫雷展开器,研究船舶的操纵性时可以把船体的水下部分看作是一个机翼(短翼)。
此外在风扇,鼓风机,压缩机,水上运动器械如帆板,脚蹼等都与机翼理论有关。
本章内容:1.几何特性2. 流体动力特性3.有限翼展机翼(三元机翼)本章重点:1. 机翼几何特性。
2. 机翼几何特性对流体动力特性的影响。
3. 下洗速度形成的概念及计算,自由涡、附着涡形成的概念。
4.升力线理论的概念。
5. 诱导阻力的概念,诱导阻力的计算。
6. 展弦比换算的思路及计算。
本章难点:1. 机翼几何特性对流体动力特性的影响。
2. 升力线理论的概念。
3. 展弦比换算。
§12-1机翼的几何特性一、翼型(profile)翼剖面的重要参数:中线(center line),翼弦(chord)b,拱度(camber)f,相对拱度f/b,展长l,厚度t,相对厚度t/b,(thicheness),攻角(angle of attach)α,翼型面积S,展弦比λ等。
根据工程应用的需要,机翼的平面形状多样。
展弦比2lS λ=对于矩形机翼S lb =, 所以 2l llb bλ== 无限翼展机翼:12λ=∞: 短翼:λ<2, 大展弦比机翼:λ>2 船用舵0.5 1.5λ=:, 水翼57λ=: 战斗机24λ=:,轰炸机712λ=:,风洞试验一般采用标 准机翼56λ=:。
机翼的攻角又分为:几何攻角α:来流速度0U 与弦线之间的夹角。
基本形状:后缘总是尖的(产生环量) 圆前缘:减小形状阻力尖前缘:减小压缩性所引起的激波阻力或自由 表面所引起的兴波阻力翼型:几种常见的翼型NACA翼型(美国国家航空咨询委员会(National Advisori committee for Aeronautics ,简称NACA )设计发表的)目前在舰船的舵、螺旋桨上用得较多的是NACA 翼型系列。
轴流式风机的性能测试及分析轴流式风机的性能测试及分析摘要轴流式风机在⽕⼒发电⼚及当今社会中得到了⾮常⼴泛的运⽤。
本⽂介绍了轴流式风机的⼯作原理、叶轮理论、结构型式、性能参数、性能曲线的测量、运⾏⼯况的确定及调节⽅⾯的知识,并通过实验结果分析了轴流式风机⼯作的特点及调节⽅法。
关键词:轴流式风机、性能、⼯况调节、测试报告⽬录1绪论1.1风机的概述 (4)1.2风机的分类 (4)1.3轴流式风机的⼯作原理 (4)2轴流式风机的叶轮理论2.1概述 (4)2.2轴流式风机的叶轮理论 (4)2.3 速度三⾓形 (5)2.4能量⽅程式 (6)3轴流式风机的构造3.1轴流式风机的基本形式 (6)3.2轴流式风机的构造 (7)4轴流式风机的性能曲线4.1风机的性能能参数 (8)4.2性能曲线 (10)5轴流式风机的运⾏⼯况及调节5.1轴流式风机的运⾏⼯况及确定 (11)5.2轴流式风机的⾮稳定运⾏⼯况 (11)5.2.1叶栅的旋转脱流 (12)5.2.2风机的喘振 (12)5.2.3风机并联⼯作的“抢风”现象 (13)5.3轴流式风机的运⾏⼯况调节 (14)5.3.1风机⼊⼝节流调节 (14)5.3.2风机出⼝节流调节 (14)5.3.3⼊⼝静叶调节 (14)5.3.4动叶调节 (15)5.3.5变速调节 (15)6轴流风机性能测试实验报告6.1实验⽬的 (15)6.2实验装置与实验原理 (15)6.2.1⽤⽐托静压管测定质量流量6.2.2风机进⼝压⼒6.2.3风机出⼝压⼒6.2.4风机压⼒6.2.5容积流量计算6.2.6风机空⽓功率的计算6.2.7风机效率的计算6.3数据处理 (19)7实验分析 (27)总结 (28)致谢词 (29)参考⽂献 (30)主要符号pa-------------------------------------------------------------------------------当地⼤⽓压()p a pe-------------------------------------------------------------------------------测点平均静压()p a pm----------------------------------------------------------------------------测点平均动压()p aqm -------------------------------------------------------------------------------平均质量流量()skgpsg1-----------------------------------------------------------------------------风机⼊⼝全压()p a psg2----------------------------------------------------------------------------风机出⼝全压()p a pFC----------------------------------------------------------------------------风机全压()p a pSFC---------------------------------------------------------------------------风机静压()p a Q------------------------------------------------------------------------------体积流量()sm3 V-------------------------------------------------------------------------------流体平均流速()s m p e-----------------------------------------------------------------------------风机有效功率()KW P a-----------------------------------------------------------------------------轴功率()KW η-------------------------------------------------------------------------------风机效率()00n-------------------------------------------------------------------------------风机转速()minrL------------------------------------------------------------------------------平衡电机⼒臂长度(m)G------------------------------------------------------------------------------风机运转时的平衡重量(N)0G----------------------------------------------------------------------------风机停机时的平衡重量(N)D------------------------------------------------------------------------------风机直径(m)α------------------------------------------------------------------------------流量系数ε-------------------------------------------------------------------------------膨胀系数1绪论1.1风机的概述风机是将原动机的机械能转换为被输送流体的压能和动能的⼀种动⼒设备其主要作⽤是提⾼⽓体能量并输送⽓体。
轴流式风机的性能测试及分析摘要轴流式风机在火力发电厂及当今社会中得到了非常广泛的运用。
本文介绍了轴流式风机的工作原理、叶轮理论、结构型式、性能参数、性能曲线的测量、运行工况的确定及调节方面的知识,并通过实验结果分析了轴流式风机工作的特点及调节方法。
关键词:轴流式风机、性能、工况调节、测试报告目录1绪论风机的概述 (4)风机的分类 (4)轴流式风机的工作原理 (4)2轴流式风机的叶轮理论概述 (4)轴流式风机的叶轮理论 (4)速度三角形 (5)能量方程式 (6)3轴流式风机的构造轴流式风机的基本形式 (6)轴流式风机的构造 (7)4轴流式风机的性能曲线风机的性能能参数 (8)性能曲线 (10)5轴流式风机的运行工况及调节轴流式风机的运行工况及确定 (11)轴流式风机的非稳定运行工况 (11)5.2.1叶栅的旋转脱流 (12)5.2.2风机的喘振 (12)5.2.3风机并联工作的“抢风”现象 (13)轴流式风机的运行工况调节 (14)5.3.1风机入口节流调节 (14)5.3.2风机出口节流调节 (14)5.3.3入口静叶调节 (14)5.3.4动叶调节 (15)5.3.5变速调节 (15)6轴流风机性能测试实验报告实验目的 (15)实验装置与实验原理 (15)6.2.1用比托静压管测定质量流量6.2.2风机进口压力6.2.3风机出口压力6.2.4风机压力6.2.5容积流量计算6.2.6风机空气功率的计算6.2.7风机效率的计算数据处理 (19)7实验分析 (27)总结 (28)致谢词 (29)参考文献 (30)主要符号p-------------------------------------------------------------------------------当a地大气压()p a p-------------------------------------------------------------------------------测e点平均静压()p a ∆----------------------------------------------------------------------------测点pm平均动压()p a q-------------------------------------------------------------------------------平mkg 均质量流量()s p-----------------------------------------------------------------------------风机sg1入口全压()p a p----------------------------------------------------------------------------风机sg2出口全压()p a p----------------------------------------------------------------------------风机FC全压()p a p---------------------------------------------------------------------------风机静SFC压()p a Q------------------------------------------------------------------------------体m3积流量()s V-------------------------------------------------------------------------------流体m 平均流速()s p e-----------------------------------------------------------------------------风机KW 有效功率() P a-----------------------------------------------------------------------------轴功KW 率()η-------------------------------------------------------------------------------风机效率()00n -------------------------------------------------------------------------------风机转速()m in rL ------------------------------------------------------------------------------平衡电机力臂长度(m)G ------------------------------------------------------------------------------风机运转时的平衡重量(N)0G ----------------------------------------------------------------------------风机停机时的平衡重量(N)D ------------------------------------------------------------------------------风机直径(m)α------------------------------------------------------------------------------流量系数ε-------------------------------------------------------------------------------膨胀系数1绪论风机的概述风机是将原动机的机械能转换为被输送流体的压能和动能的一种动力设备其主要作用是提高气体能量并输送气体。
第四章 叶栅理论 §4—1 概 论把按照一定规律排列起来的相同机翼之系列,叫做翼栅。
翼栅问题是单个机翼问题的推广。
翼栅理论在工程上得到广泛应用,特别是在叶片式流体机械方面。
因此,翼栅常被称为叶栅,组成它的机翼也就叫做叶片了。
一、叶栅几何参数表征一个叶栅的几何特征的参数,叫做叶栅的几何参数。
叶栅的几何参数主要有下列几个:(一)列线栅中诸叶片上各相应点的联结线,称为叶栅的列线。
通常都以叶片前后缘点的联线表示之。
实际上所遇到的列线,其形状有两种:一为无限长直线;另(见图4一1)。
(二)栅轴垂直于列线的直线叫栅轴。
但对圆周列线的叶栅,把旋转轴定义为其栅轴。
有些文献中,把上述列线叫做栅轴,而不再引用列线这一名词。
(三)叶型叶片与过列线的流面交截出来的剖面形,叫叶栅的叶型。
其一几何参数见翼型。
图4—1直列叶栅与环列叶栅(四)栅距列线上二相邻的相应点间的线段长度,叫叶栅的栅距或栅隔,用字母t 记之。
对圆列线叶栅,不引用此参数,而用角距nπ2(n ——叶片数)代替它。
(五)安放角叶型的弦与列线间之夹角e β,称为叶型在叶栅中之安放角。
叶型中线在前、后缘之切线与列线之夹角'e β、''e β分别叫作叶型的进、出口安放角。
对圆列线叶栅,只引用后二个参数。
(六)疏密度栅中叶型弦长l 与栅距t 之比值t l /,叫做叶栅的疏密度。
而把其倒数l t /,称为相对栅距。
圆列线叶栅不引用此参数。
二、叶栅分类在工程实际当中所遇到叶栅多种多样,为便于分析和讨论问题,可以给这些叶型加以分 类。
但从不同角度又可得出不同的分类,这里仅就水力机械中常用到的分类法,介绍两种。
(一)根据绕流流面分类叶栅1.平面叶栅如能将绕叶栅液流分成若干等厚度流层,这些流层本身为平面或这些流层虽为曲而,但若沿流线切开后,能铺展成一平面者,称这类叶栅为平面叶栅。
绕这类叶栅的流动为平面流动。
例如水轮机的导叶叶栅,低比速水轮机和水泵的转轮叶栅等,绕流这些叶栅的流面本身就是平面;而轴流式水轮机、水泵和风机等转轮叶栅之流面,虽为圆柱面,但顺流线切开后可展成平面。
第四章 叶栅理论 §4—1 概 论把按照一定规律排列起来的相同机翼之系列,叫做翼栅。
翼栅问题是单个机翼问题的推广。
翼栅理论在工程上得到广泛应用,特别是在叶片式流体机械方面。
因此,翼栅常被称为叶栅,组成它的机翼也就叫做叶片了。
一、叶栅几何参数表征一个叶栅的几何特征的参数,叫做叶栅的几何参数。
叶栅的几何参数主要有下列几个:(一)列线栅中诸叶片上各相应点的联结线,称为叶栅的列线。
通常都以叶片前后缘点的联线表示之。
实际上所遇到的列线,其形状有两种:一为无限长直线;另(见图4一1)。
(二)栅轴垂直于列线的直线叫栅轴。
但对圆周列线的叶栅,把旋转轴定义为其栅轴。
有些文献中,把上述列线叫做栅轴,而不再引用列线这一名词。
(三)叶型叶片与过列线的流面交截出来的剖面形,叫叶栅的叶型。
其一几何参数见翼型。
图4—1直列叶栅与环列叶栅(四)栅距列线上二相邻的相应点间的线段长度,叫叶栅的栅距或栅隔,用字母t 记之。
对圆列线叶栅,不引用此参数,而用角距nπ2(n ——叶片数)代替它。
(五)安放角叶型的弦与列线间之夹角e β,称为叶型在叶栅中之安放角。
叶型中线在前、后缘之切线与列线之夹角'e β、''e β分别叫作叶型的进、出口安放角。
对圆列线叶栅,只引用后二个参数。
(六)疏密度栅中叶型弦长l 与栅距t 之比值t l /,叫做叶栅的疏密度。
而把其倒数l t /,称为相对栅距。
圆列线叶栅不引用此参数。
二、叶栅分类在工程实际当中所遇到叶栅多种多样,为便于分析和讨论问题,可以给这些叶型加以分 类。
但从不同角度又可得出不同的分类,这里仅就水力机械中常用到的分类法,介绍两种。
(一)根据绕流流面分类叶栅1.平面叶栅如能将绕叶栅液流分成若干等厚度流层,这些流层本身为平面或这些流层虽为曲而,但若沿流线切开后,能铺展成一平面者,称这类叶栅为平面叶栅。
绕这类叶栅的流动为平面流动。
例如水轮机的导叶叶栅,低比速水轮机和水泵的转轮叶栅等,绕流这些叶栅的流面本身就是平面;而轴流式水轮机、水泵和风机等转轮叶栅之流面,虽为圆柱面,但顺流线切开后可展成平面。
叶片式泵与风机的基本理论叶片式泵与风机的基本理论讨论泵与风机的原理和性能,就是要研究流体在泵与风机内的流动规律,从而找出流体流动与各过流部件几何形状之间的关系,确定适宜的流道形状,以便获得符合要求的水力(气动)性能。
流体流经泵与风机内各过流部件的对比情况如下表所示。
叶片式泵与风机过流部件工作特点作用运动情况分析和研究吸入室固定不动将流体引向工作叶轮相对简单比较容易叶轮旋转完成转换能量比较复杂较为困难压出室固定不动将流体引向压出管路相对简单比较容易由上表不难看出,欲开展对叶片式泵与风机的基本理论的研究工作,应将主要精力集中于流体在叶轮流道内流动规律的研究上。
§1-1流体在叶轮内的流动分析一、流体在离心式叶轮内的流动分析(一)叶轮流道投影图及其流动分析假设1、叶轮流道投影图图1-1所示为某离心式叶轮的流道投影图。
图中左面的部分(先不看前、后盖板间的连线)示出了叶轮前后盖板的形状;图中右面的部分(先不看过O点的Ⅰ、Ⅱ 线)图1-1叶轮的轴面投影图、平面投影图和轴面截线图1――前盖板;2――后盖板;3――叶片;4、5――叶片进口、出口为切割掉前盖板后得到的叶轮的平面投影图,可看到叶片曲面的平面投影图。
为了能看到叶片的曲面形状,常附之以轴面(又称子午面)投影图。
叶轮的轴面投影图是指将叶轮叶片上的一系列点用旋转投影法投影到同一个轴面上而得到的图。
作法是:先将右图上过Ⅰ、Ⅱ 线的轴面与叶轮叶片的一组交线(为了叙述方便,设叶片为无限薄)用旋转投影法投影到铅垂的轴面OO’上,再将其投影到左图上,可得到与这组交线形状完全一样的轴面投影线(如左图上前、后盖板间的连线所示),即叶轮的轴面投影图。
叶轮的轴面投影图和平面投影图可以清楚地表达出离心式叶轮的几何形状,在模型制造及将引进设备国产化方面具有重要的实际意义和使用价值。
为了叙述和分析方便,通常只是将叶轮的轴面投影图和平面投影图简单地画成如图1-2所示的样子。