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叶轮机械原理
叶轮机械是一种以连续旋转叶片为本体，使能量在流体工质与轴动力之间相互转换的动力机械。
它包括涡轮、蒸汽轮机、燃气轮机、水轮机等，广泛应用于能源、动力、航空航天等领域。
叶轮机械的工作原理基于动量矩定理和欧拉方程。
在叶轮机械中，工质进入叶栅通道后，通过收敛或扩张的流道，速度逐渐增大或减小，工质在经过导向器时改变流动方向，然后冲击工作轮，使工作轮旋转做功。
涡轮是叶轮机械的一种，它包括静子和转子两部分。
气流以高速冲击涡轮工作轮旋转做功，气流经过涡轮基元级时，速度、压力、温度和焓都会发生变化。
涡轮的效率和经济性都与这些参数密切相关。
叶轮机械的设计和制造需要考虑到多种因素，如工质的物理性质、流道的设计、叶片的材料和形状等。
因此，在实际应用中需要根据具体情况进行设计和优化。
叶片式混输泵气液两相非定常流动特性分析余志毅;刘影【摘要】基于细泡状流动假设,采用双流体模型对一叶片式混输泵叶轮内的气液两相流动进行定常和非定常数值模拟.计算中,进口含气率为15％,湍流模型采用基于k-ω模型的SST模型,相间作用力考虑了阻力和附加质量力.通过分析流域的含气率及两相速度矢量分布,探讨了混输泵内气液两相非定常流动特性.结果显示,混输泵叶轮内的两相输运过程出现“不连续气团运动”现象.该现象的形成与气泡尺寸及气体所受的相间作用力有关,并且只有在非定常计算中才能得到清晰展现.计算还发现,气相轴面涡的位置与高含气率区几乎完全对应,说明气相旋涡是造成气体局部聚集的主要因素之一.通过对比外特性计算和实验结果,验证了所用数值模型和方法的可靠性.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2013(044)005【总页数】5页(P66-69,95)【关键词】叶片式混输泵;非定常流动;气液两相流;不连续气团;相间作用力【作者】余志毅;刘影【作者单位】北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TH311引言叶片泵内的气液两相流动行为是备受关注的热点问题之一。
为了预测此类泵的性能，人们尝试通过数值计算的方法对其内部流动进行模拟。
Tremante 对NACA65 轴流泵叶栅气液两相流的模拟发现，在大冲角情况下，气团随着冲角的增大由叶片前缘扩展至整个压力边，且叶轮流道产生分层流［1］;卢金铃采用欧拉模型对离心泵内气液两相泡状流进行模拟，发现叶轮流道靠近轮盖处含气率较高，当进口含气率达14%时，该处将产生严重的相态分离［2］;笔者通过自编的气液双流体模型程序对混输泵内三维两相湍流进行模拟，发现叶轮进口部分的旋涡区同时也是高含气区，并建议改进进口区的水力设计［3］。
总体而言，目前关于泵内气液两相流动的分析主要针对气团的分布特征，缺乏对气团形成过程及原因的探讨，而后者对充分认识泵内气液两相分离机制，进而采取有针对性的措施改进叶轮流道设计将起到更为直接的推动作用。
水轮机水轮叶片的流动特性分析与优化设计水轮机是一种将水流动能转化为机械能的装置，其核心部件之一是水轮叶片。
水轮叶片的设计与优化对于水轮机的性能产生重要影响。
本文将分析水轮机水轮叶片的流动特性，并探讨其优化设计。
首先，我们来了解水轮叶片的流动特性。
水轮叶片是水轮机中用于转换水流动能的部件。
在水流通过水轮叶片时，会产生一定的流动阻力和流动损失。
流动阻力是指水流通过叶片时所受到的阻碍，而流动损失则是指由于叶片形状不合理或粗糙表面导致的能量损失。
水轮叶片的流动特性主要包括叶片的流速分布、压力分布和流线形状。
对于流速分布来说，根据贝努利方程，流速与压力成反比。
因此，在叶片上表面，流速较快的地方压力较低，流速较慢的地方压力较高。
而水轮叶片的设计目标就是在保证强度和刚度的前提下，尽可能均匀地分布压力，以提高水流通过叶片时的能量转化效率。
另一个重要的流动特性是压力分布。
压力分布是指水流通过叶片时的压力变化情况。
一般来说，压力在叶片的进口部分较高，在叶片的出口部分较低。
这是因为进口部分受到了流体的作用力，而出口部分则有一定的速度，使得压力较低。
通过合理设计叶片的形状和角度，可以使得压力分布更加均匀，提高水轮机的效率。
最后，我们来讨论水轮叶片的设计与优化。
水轮叶片的设计目标是在保证叶片的强度和刚度的前提下，尽可能提高水流通过叶片的能量转化效率。
为了实现这一目标，需要考虑叶片的形状、角度和表面粗糙度等因素。
在叶片的形状设计方面，需要根据具体的工况条件和流体特性确定叶片的曲线形状和叶片角度。
一般来说，叶片的曲线形状应该尽可能接近水流的流线，以减小流动损失。
而叶片的角度则需要根据进出口压力和流速的要求进行合理调整，以实现压力分布的均匀和流速分布的合理。
另外，叶片的表面粗糙度也对水轮叶片的流动特性产生重要影响。
表面粗糙度会增加水流通过叶片的摩擦阻力，并增加流动损失。
因此，在叶片的制造过程中，需要对叶片表面进行光洁度处理，以减小流动损失，提高水轮机的效率。
叶轮机压缩机里面的非定常流动现象文千克千客小队下面是一些非定常现象小结，由于作者能力有限，难免会有错误，欢迎指正。
叶轮机压缩机里面的流动本身就是非定常的。
只是在大多数时候非定常流动的频率高和幅值和尺度小对于叶轮机的性能影响不是太大。
随着叶轮机设计越来越先进，叶轮机指标要求也越来越高，原来的定常流动观点不能带来性能提升，这时候非定常流动角度分析就显得很重要。
采用NUMECA软件或者其他一些叶轮机CFD软件进行数值模拟具有很多优点，不过在计算之前首先还是得明白它们能计算模拟的非定常流动处于什么范围。
非定常与定常的区别在数学方程上就是参数具有时间偏导数。
现在流行的CFD软件多是采用雷诺平均方程，所以湍流本身小尺度的非定常就不能计算了。
其他的非定常流动现象理论上可以用雷诺平均方程表达，所以理论上也就能计算。
事实上，在叶轮机里面大多数小尺度非定常现象大家并不关心，比如通道里面的分离泡；大家关心的都是比较大尺度的明显的非定常现象。
一般有下面几个：1.叶片排尾迹干涉2.失速3.喘震4.进气畸变5.机匣处理6.时序效应尾迹干涉用相滞后法和域缩放法都可以计算。
当前排转子转动的时候，叶片的尾迹在临近的静子前面挨个扫过，如果没有掺混掉还会影响后面的叶片。
如果叶片是超音速的进口还会出现激波和尾迹的干涉。
这个现象很复杂，用数值模拟才行。
这个现象的频率是前排扫过后排的频率，与前排和后排叶片数有关。
增加一排就增加了频率，和增加叶片排的叶片数有关……多余两个叶片排现象的频率会很大。
目前PLM法只能计算两排，DSM法没有排数限制。
物理时间步的大小要用这个已知的频率确定。
失速是一个周向大尺度非定常现象。
在空间上是周向大尺度不对称的，在时间上频率一般比转动频率小。
它是低速流体团在做旋转运动，在失速之前还存在失速现在波。
失速先兆波非线性突变发展就成了失速团，它是周向传播的小扰动波动。
失速计算可以采用PLM法，由于失速比叶片频率小得多，可以按照叶片频率设置物理时间步，不过分析时应该取一个或者几个完整的失速传播周期，否则就对失速的分析不完整了。
中图分类号：V211.3 论文编号：1028701 18-B061 学科分类号：080103博士学位论文叶轮机械非定常流动及气动弹性计算研究生姓名周迪学科、专业流体力学研究方向气动弹性力学指导教师陆志良教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年十月Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsThe Graduate SchoolCollege of Aerospace EngineeringNumerical investigations of unsteady aerodynamics and aeroelasticity ofturbomachinesA Thesis inFluid MechanicsbyZhou DiAdvised byProf. Lu ZhiliangSubmitted in Partial Fulfillmentof the Requirementsfor the Degree ofDoctor of PhilosophyOctober, 2018南京航空航天大学博士学位论文摘要气动弹性问题是影响叶轮机械特别是航空发动机性能和安全的一个重要因素。
作为一个交叉学科，叶轮机械气动弹性力学涉及与叶片变形和振动相关联的定常/非定常流动特性、颤振机理以及各种气弹现象的数学模型等的研究。
本文基于计算流体力学(CFD)技术自主建立了一个适用于叶轮机械定常/非定常流动、静气动弹性和颤振问题的综合计算分析平台，并针对多种气动弹性问题进行了数值模拟研究。
主要研究内容和学术贡献如下：由于叶轮机械气动弹性与内流空气动力特性密切相关，真实模拟其内部流场是研究的重点之一。
基于数值求解旋转坐标系下的雷诺平均N–S(RANS)方程，首先构造了适合于旋转机械流动的CFD模拟方法。
特别的，针对叶片振动引起的非定常流动问题，采用动网格方法进行模拟，通过一种高效的RBF–TFI方法实现网格动态变形；针对动静叶排干扰引起的非定常流动问题，采用一种叶片约化模拟方法，通过一种基于通量形式的交界面参数传递方法实现转静子通道之间流场信息的交换。
叶轮泵特点介绍安全操作及保养规程叶轮泵是一种广泛应用于化工、石油、制药、冶金等领域的离心泵。
其特点是结构简单、流量大、压力高、调节方便、使用范围广等。
在叶轮泵的使用过程中，正确的安全操作和保养规程是至关重要的。
下面将从叶轮泵的特点、安全操作及保养规程三个方面进行介绍。
叶轮泵的特点叶轮泵的主要特点有：1.结构简单：叶轮泵的结构就是一个转轮和泵壳。
这种简单的结构使得维护和修理都相对容易。
2.流量大：叶轮泵的流量通常较大，可达到1000立方米/小时以上。
3.压力高：叶轮泵的出口压力通常可达到150-200米左右。
4.调节方便：叶轮泵的流量和压力都可以通过调整进口和出口的阀门来实现。
5.使用范围广：叶轮泵适用于输送液体或半流体，在化工、石油、制药、冶金等领域有广泛的应用。
叶轮泵的安全操作在使用叶轮泵时，应按照以下操作规程：1.在开启叶轮泵前，要先关闭进口和出口的阀门，并打开进气阀。
2.打开电机，待其运转正常后，再逐渐开启出口阀门和进口阀门。
3.没有液体输送时，应及时关闭出口和进口阀门，并关闭电机。
4.在运行过程中，应定时检查叶轮泵运行情况，如发现异常，应立即停机检修。
5.若叶轮泵长期停用，则应将液体排干，保持泵内干燥。
6.禁止在叶轮泵运行中进行维修和清理。
叶轮泵的保养规程在叶轮泵的使用过程中，应按照以下保养规程：1.定期检查叶轮泵的进口和出口阀门、泵体、电机等部件是否有松动和磨损情况，如有，则应及时调整或更换。
2.定期清理叶轮和泵体内的杂物，防止阻塞。
3.定期更换泵体内的密封件，避免漏水。
4.定期更换电机轴承和机油，保持电机正常运行。
5.定期检查电气线路是否接触良好。
以上是叶轮泵的特点、安全操作及保养规程的介绍，正确的使用和保养叶轮泵，可以延长其使用寿命，提高生产效率，同时也可以保障工作安全。
流体机械原理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、⼏个概念及进出⼝边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),,(θθθz r =，但解析式⼀般不可能获得。
⼯程上借助⼏个⾯来研究：基本概念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，但是每个轴⾯相同）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．轴⾯流线进出边符号确定：（本书规定） P 代表⾼压边 P 对风机，泵，压缩机，⼀般S 代表低压边出⼝边对⽔轮机进⼝边S 对风机，泵，压缩机，⼀般是进⼝边，对⽔轮机是出⼝边⼆、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。
u z r C C C C++=将C z ,C r 合成得C m , z r m C C C+= C m 位于轴⾯内（和圆周⽅向垂直的⾯），故⼜叫轴⾯速度。
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 u w C += 其中 u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C u 及轴⾯上的分量C m ，从速度三⾓形知：C m =W m u u W C u +=或u u W C u-= 叶轮内，每⼀点都可作出上述速度三⾓形。
