机翼与叶栅理论
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流体动力学及叶栅理论课程小结《流体动力学及叶栅理论》下篇课程主要包括流体动力学和叶栅理论两部分。
其中流体动力学的主要内容是:流体力学性质及概念、流体运动的基本方程、平面有势流动、势流叠加、旋涡理论等。
叶栅理论主要内容是:机翼及翼型特性、茹科夫斯基翼型、薄翼绕流及有限机翼理论、叶栅及叶栅特性方程、平面叶栅绕流求解方法等。
一、流体动力学流体力学是研究流体平衡和运动的规律以及它与固体间的相互作用的科学。
流体力学性质及概念:包括流体的流动性和粘滞性(相互运动时的内摩擦力产生的)、迹线(流体为团运动的轨迹线)、流线(指某时刻t时,连接流场中各点流体微团运动方向的光滑曲线)、微团分析(流体微团具有平移、旋转及变形的特征)等。
流体运动的基本方程:包括连续性方程、动量方程与动量矩方程、纳维-斯托克斯方程、欧拉方程(粘度为零的方程)、能量方程等。
平面有势流动:包括均匀流(流动过程中运动要素不随坐标位置(流程)而变化)、平面源、汇(与平面源的流向相反)、点涡(环流)、偶极子等基本概念,速度势函数和流函数,简单平面势流、偶极流、有环量绕流和无环量绕流(两者相差一个点窝)等。
势流叠加:包括源流和均匀流叠加、等强度源和汇流与直线流叠加、偶极流、圆柱绕流、汇流和环流的叠加、以及其他由两种或两种或以上的基本势流叠加等。
旋涡理论:包括涡线、涡管、涡束、涡通量(旋涡强度)等基本概念,开尔文-汤姆逊定理、斯托克斯定理(当封闭周线内有涡束时,则沿封闭轴线的速度环量等于该封闭周线内所有涡束的涡通量之和),亥姆兹定理(包括第一定律、第二定律和第三定律),二元旋涡内外压力分布等。
二、叶栅理论1、机翼及翼型机翼的外形以椭圆形状最为有利,但由于制造上的困难难,实际多采用与椭圆相近的形状。
翼型指的是顺着来流方向切下来的剖面。
翼型通常都具有流线型外形,头部圆滑,尾巴尖瘦,背(上弧)稍拱曲,腹(下弧)的形状则有凹的、凸的、半凹半凸的及平的。
机翼几何参数:机翼翼展b、机翼面积A、平均翼弦lm(A/b)、展翼比 (b/lm)、翼弦l、翼型厚度d(最大的叫翼型最大厚度dmax)、翼型弯度f、前、后缘圆角半径。
流体动力学及叶栅理论(下篇)一、课程内容小结1.机翼及翼型特性机翼的几何特性:翼型几何参数(翼弦、翼型厚度、翼型弯度、前、后缘圆角半径和后缘角),机翼几何参数(机翼翼展、机翼面积、平均翼弦、展弦比)。
机翼的气动力特性:机翼与绕流流体相互作用的力学特性,叫做机翼的气动力特性。
机翼绕流:正问题和反问题。
机翼分类:无限翼展机翼和有限翼展机翼。
翼型绕流的实验结果:介绍翼型气动方性能,随冲角及翼型几何形状变化的实验结果。
冲角对翼型气动力性能的影响翼型的升力和助力:升、阻力系数曲线,升、阻力极曲线。
压力沿翼型表面的分布:工程上不仅很重视翼型上的总作用力,而且对压力沿翼型表面如何分布也很关心,特别是在水利机械中,压力沿叶片的分布情况,关系到叶轮汽蚀性能的好坏。
翼型几何形状对动力性能的影响:弯度的影响,厚度的影响,前缘抬高度的影响,表面粗糙度的影响,雷诺数的影响。
常见翼型:NACA四位数字翼型,NACA五位数字翼族,以及其他翼型。
2.茹可夫斯基翼型对于翼型绕流的理论分析,分别介绍翼型绕流的保角变换与点奇点分布两种解法。
茹可夫斯基变换变换图解。
变换图形:圆心在原点的圆,圆心在坐标轴上的圆,圆心在第二象限的圆。
圆柱绕流。
圆柱绕流的来流速度。
圆柱绕流的来流环量。
绕流翼型流动的复势绕翼型流动的速度场。
翼型气动力特性。
翼型上的作用力:在理想流体的条件下,翼型将不受阻力,翼型上只作用者升力。
升力的大小,可以类似于圆柱绕流那样求出,结果也和圆柱绕流时一样。
升力系数。
3.薄翼绕流及有限翼展机翼理论当流体绕流翼型时,由于翼型的存在产生对来流的扰动,改变了来流的性态。
它一方面使流动顺翼型表面偏折,并形成一条流线;另一方面使流速值在翼型两侧产生跃变,出现了速度差和压力差,并进而产生了升力。
由于翼型对来流的扰动的作用,可以用沿翼型适当分布的涡、源(奇点)来代替,把这种计算绕翼型流场的方法,称为奇点分布法。
薄翼绕流。
薄翼绕流的特点:翼型厚度很薄,翼型中弧线微弯,在小冲角之下被绕流。
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。
轴流式风机的性能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。
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轴流式风机的性能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。
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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。