《叶片式泵与风机的基本理论》.pdf

第一章 叶片式泵与风机的基本理论 第一节 流体在叶轮内的流动分析 泵与风机的过流部件可分为三部分：（1）将流体引向工作叶轮（以下简称叶轮）的吸入 室；（2 ）转换能量的叶轮；（3 ）将流体引向压出管路的压出室。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，从而找出流体的流动与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。 吸入室和压出室一般是固定不动的，比较容易研究和分析其中流体的运动规律。而叶轮 在工作时是旋转的，其内流体的运动情况比较复杂，使得分析和研究较为困难。因此，叶片 式泵与风机的基本理论也就主要集中在对叶轮流道内流体的流动规律的研究上。 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 离心式叶轮的形状用通常的机械制图方法在图纸上是表示不清的。设有一离心式叶轮， 如图1-1 所示，用通常的投影方法能表示出叶轮前后盖板的形状，但不能表示出叶片曲面的 形状。为了看到叶片，我们把图1-1 上的前盖板切割掉，而后再作叶轮的平面投影，得到图 1-1 中右面的部分，称为叶轮的平面投影图。在该图上能见到叶片曲面的平面投影图，但看 不出叶片的曲面形状。为了表示叶片的曲面形状，常常附之以轴面投影图。 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 轴面又称子午面，它是包含叶轮轴心线的平面，经过叶轮的轴心线可以做无数个平面， ’ 例如oo 面是其中的一个铅垂的轴面。 轴面投影图是指将叶轮上的任意点用旋转投影法投影到同一个轴面上而得到的图。例 ’ 如，设叶轮上有一流体质点ｍ （见图1-1），将此质点用旋转投影法投影到铅垂的轴面 oo ’ ” ” 上，得到投影点ｍ，图1-1 上的左图就是这个铅垂轴面，上面有一点ｍ ，ｍ就是ｍ的轴面 投影。类似地，设 oI 为过叶轮叶片进口边的一个轴面，则该轴面与叶片进口边有一条交线 10 ’ （为了叙述方便，设叶片为无限薄），将这条交线按照旋转投影法投影到铅垂的轴面oo 上， 则可得到与这条交线形状（叶片进口边形状）完全一样的轴面投影线，如图1-1 左图上的4 线。同理，如果从叶片的进口边d 到出口 边e 按照一定的间隔作一系列轴面，把每 一个轴面与叶片的交线按照旋转投影法 ’ 投影到oo 轴面上，则可得到如图 1-1 左 图所示的叶轮叶片的轴面投影图。 利用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。通 常我们为了叙述和分析一些问题而画叶 图 1-2 叶轮投影图 轮的轴面投影图和平面投影图时，只是简 （a ）轴面投影；（b ）平面投影 单地画成图1-2 所示的样子。 D 、D —叶轮的叶片进出口直径；b 、b —叶轮的叶片 1 2 1 2 进出口宽度；β、β—叶轮的叶片进出口安装角；D ２．流动分析假设 1 2