叶轮机械三元流理论-课件.ppt

1、第二章第二章 完全径向平衡方程完全径向平衡方程与流线曲率法与流线曲率法 1ppt课件 透平长叶片透平长叶片衡量叶片长短的参数衡量叶片长短的参数 径高比径高比HdHd 短叶片短叶片10 长叶片长叶片5 中等长短中等长短1052ppt课件二、长叶片内强烈的三维效应二、长叶片内强烈的三维效应1、速度2、压力urzCCCCrCu2)(rp3ppt课件气流运动的控制方程气流运动的控制方程1、连续方程2、运动方程3、能量方程一、基本控制方程4ppt课件2、运动方程rpRrcdtDcur12rpUrccdtDcuru1zpZdtDcz1zcrcrcrdtDzur5ppt课件2、运动方程rpRrcu12rpU

2、rccur1zpZ1zccrccrccrcrzrurrrzccrccrccrcuzuuuruzccrccrccrczzzuzrz6ppt课件二、简化条件1、不考虑径向流动效应2、间隙内轴向均化3、间隙内周向均化0rc0z04、定常0t5、忽略体积力7ppt课件rpRrcu12rpUrccur1zpZ1zccrccrccrcrzrurrrzccrccrccrcuzuuuruzccrccrccrczzzuzrzrcrpu21简单径向平衡方程ttt8ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（一、简单径向平衡方程的局限性）流面的准三元设计基础（一、简单径向平衡方程的局限性

3、）简单径向平衡方程的局限性简单径向平衡方程的局限性rCrpu21三维三维EulerEuler方程方程叶轮机械三个特征截面简化叶轮机械三个特征截面简化（1 1）定常）定常（2 2）周向均化）周向均化（3 3）轴向均化）轴向均化（4 4）柱面流动）柱面流动:Cr=0:Cr=0constCconstrCzu11constCconstrCzu229ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（一、简单径向平衡方程的局限性）流面的准三元设计基础（一、简单径向平衡方程的局限性）简单径向平衡方程的局限性简单径向平衡方程的局限性0rCrCrpu2111111)(zCAG21112)(

4、zCAGP P P PG G1 1 G G2 20rCconstCz11 12 210ppt课件径向流动的产生径向流动的产生a.密流沿叶高发生变化密流沿叶高发生变化b.叶片厚度沿叶高有变化叶片厚度沿叶高有变化c.叶片径向分力的作用叶片径向分力的作用d.机匣内外壁形状的影响机匣内外壁形状的影响e.气流角的变化，喉部面积发生变化气流角的变化，喉部面积发生变化f.粘性的作用，端部二次流的影响粘性的作用，端部二次流的影响应用应用 d/l 812直叶片直叶片 35,不适用不适用2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（二、径向流动的产生）流面的准三元设计基础（二、径向流动的产生）11

5、ppt课件12ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（三、流面的准三元设计基础（三、S1,S2S1,S2流面的概念）流面的概念）简化定义简化定义:精确定义精确定义:翘曲的翘曲的S2流面流面1.1.中心中心S2S2流面流面(内切圆内切圆)2.2.平均平均S2S2流面流面(几何参数几何参数)3.3.无穷多叶片假设无穷多叶片假设(中弧线中弧线)4.4.周向平均周向平均(S1S1计算得到计算得到)S2S2流面流面设计中的作用设计中的作用13ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（三三、S1,S2S1,S2流面的概念）

6、流面的概念）S1S1流面流面简化定义简化定义:精确定义精确定义:翘曲的翘曲的S1流面流面1.1.回转面回转面 2.2.柱面柱面 3.3.平面平面 设计中的作用设计中的作用14ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（三三、S1,S2S1,S2流面的概念）流面的概念）若干个若干个S1S1和和S2S2联合求解，联合求解，完成准三元设计计算完成准三元设计计算15ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（四、流面及其导数）流面的准三元设计基础（四、流面及其导数）流面及其导数流面及其导数0),(zrS),(zrWn流面上的

7、气流速度流面上的气流速度流面的单位法向量流面的单位法向量S2S216ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（四、流面及其导数）流面的准三元设计基础（四、流面及其导数）流面及其导数流面及其导数0),(zrS),(zrWn流面上的气流速度流面上的气流速度流面的单位法向量流面的单位法向量17ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（四四、流面及其导数）、流面及其导数）流面及其导数流面及其导数0nWzzrriwiwiwWzzrrinininn0zzrrnwnwnwnWdrdtwrrddtwdzdtwz18ppt课件2-

8、12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（四四、流面及其导数）、流面及其导数）流面及其导数流面及其导数0dznrdndrnzr0drrnndzdz0dzrnndrdr19ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（四四、流面及其导数）、流面及其导数）流面及其导数流面及其导数rnndzdzrnndrdr),(,(zzrrqqrqrqrq（z不变，仅不变，仅r有一微小变化有一微小变化）rnnqrqrrnnqrqrqr同理可得同理可得z方向导数方向导数rnnqzqzqz20ppt课件2-12-1基于基于S1,S2

9、S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（四四、流面及其导数）、流面及其导数）流面及其导数流面及其导数qWtqdtDq)()(qrnnzqwrqnnwqrnnrqwzzrr)(rnnwrnnwrnnwqzqwrqwzzrrzrzqwrqwzrrnnqrqrqrrnnqzqzqzzqwrqwrqwtqzr21ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（四四、流面及其导数）、流面及其导数）流面及其导数流面及其导数zqwrqwdtDqzrrnnqrqrqrrnnqzqzqz22ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元

10、设计基础（五、基本方程流面的准三元设计基础（五、基本方程-运动方程运动方程 ）EulerEuler方程中的运动方程方程中的运动方程rprrwdtDwr1)(2rpwrwwdtDwrr12zpdtDwz1径向径向周向周向轴向轴向23ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（五五、流面流动方程、流面流动方程）prnnrprvzwwrwwrrzrr112rprrwdtDwr1)(2流面流动方程流面流动方程zqwrqwdtDqzrrnnqrqrqr24ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（五五、

11、流面流动方程）、流面流动方程）rpwrwwzwwrwwrrzr12prnnzpzwwrwwzzzzr11prnnrprvzwwrwwrrzrr112流面流动方程流面流动方程rFFzF25ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（五五、流面流动方程）、流面流动方程）流面力流面力zzrriFiFiFFprnnFrr1prnnF1prnnFzz1WF 0)(11zzrrwnwnwnprn26ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（六、完全径向平衡方程）流面的准三元设计基础（六、完全径向平衡方程）完全径向平衡方程完全径

12、向平衡方程rvrp21三特征界面三特征界面轴向均化轴向均化周向均化周向均化柱面流动，柱面流动，WrWr=0=0prnnrprvzwwrwwrrzrr11227ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（六六、完全径向平衡方程）、完全径向平衡方程）prnnrprvzwwrwwrrzrr112dtDwrrv2rp1rFrrFdtDwrvrp21完全径向平衡方程完全径向平衡方程28ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（六六、完全径向平衡方程）、完全径向平衡方程）rrFdtDwrvrp21dtDw

13、rdmdmdtDwrdtdmdmDwrmrwdmDwrmabwzwmwrA001122m29ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（六六、完全径向平衡方程）、完全径向平衡方程）dtDwrmrwdmDwrmbwzwmwrA)sin(mrww mmwdmwD)sin(dmDwdmDwwmmmcossin2完全径向平衡方程完全径向平衡方程30ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（六六、完全径向平衡方程）、完全径向平衡方程）rmmmFdmDwdmDwwrvrpcossin122rmmmmFrw

14、dmDwwrvrpcossin122完全径向平衡方程完全径向平衡方程各项的物理意义各项的物理意义rrFdtDwrvrp2131ppt课件2-12-1基于基于S1,S2S1,S2流面的准三元设计基础（流面的准三元设计基础（六六、完全径向平衡方程）、完全径向平衡方程）各项的物理意义各项的物理意义rv2dmDwwmmsincos2mmrw1rrnpFn r 32ppt课件rmmmmFrwdmDwwrvrpcossin122完全径向平衡方程完全径向平衡方程2-1基于基于S1,S2流面的准三元设计基础（六、完全径向平衡方程）流面的准三元设计基础（六、完全径向平衡方程）周向运动周向运动离心力离心力叶片力叶片力径向分量径向分量子午面内子午面内离心力离心力子午面内子午面内加（减）速加（减）速33ppt课件完全径向平衡方程求解完全径向平衡方程求解2-1基于基于S1,S2流面的准三元设计基础（六、完全径向平衡方程）流面的准三元设计基础（六、完全径向平衡方程）（1）流函数法）流函数法（2）流线曲率法）流线曲率法（3）34ppt课件