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叶片流道中实际流动的可见性研究 二

信息来源:发布时间:2021-08-23阅读:461

       到目前为止,有关在旋转系统中边界层的基本关系式我们还了解得很少。最近容克劳斯的研究给了我们了解这一问题的基本知识。他发现,在旋转流道中的相对流动与在固定流道中的等剪切流动相似的。并指出,在这两种情况下的边界层关系式也是一样的。例如,这种流动可以在一个直的流道中产生,其中ー个壁沿一个方向运动,面另一个壁则向另一个方向运动。
     h·赖夏特曾研究了这种形式的流动,对浸没于流体中的转动带所限定的空问进行了研究(图33)。把这种流动情况与图32所示的一个直叶片叶轮的形流道内所形成之相对涡流进行比较以后,便可看出,这两种形式的流动基本上是相似的。这种形式流动可见性的研究出现了一些奇怪的现象。如出图34所示,沿一块平板的平行流动中,有一个明显的分离点发生在平板前的下部,而且滞止点在气流的中央。这就表明了在我们能够精确掌握气流经离心叶轮的情况以前,还必须积累大景的资料,正如轴流式长久以来所做那样。但是,通风机制造者不可能等到这些资料完备了以后再来设计制造,所以除了发展完全基于试验研究的方法外,没有其它的择。

    这可见性的倾究还使得一些问题得到了证实,例如在叶片的非工作面上必然存在着气流的分离。图17中,所示的气流分离,库夏斯基只是作了理论分析而已。无论如何,下述的主要观点看来是正确的:却由于边界受离心力的影响(这种影响的程度和叶片的形状有关),将使边界层沿径向外移。这种现象使得气流分离的程度城弱。所以可以说,旋转扩压器要比固定扩压器好。这也可能是径向片流道并不像人们所像那样差的原因,正如扩张得很剧烈的流道往往所表现的那样。由于同样的原因,旋转的弯曲叶栅会比固定的叶栅要好。应用这一观点造成了各种不同的叶片形状。
     由于在旋转流道中边界层的特性很不确定,所以,没有完备的试验台架测试条件,通风机的理论发展工作看来是不可能的。因此,对于通风机工作中具有严谨性的各方面工作,良好的试验设备是十分重要的。
     由以上所述的试验,有可能得到一个气流分离的大致形状。这些知识可为我们提供一个近似估算减功系数的方法。假设死区的近似面积已知,则由图35看出,该死区是叶片流道实际几何宽度a与起作用的主气流流道宽度a′间的差。由此导致的速度三角形变化示于图35。从图中看出,相对速度和绝对速度的角度均发生了相当大的变化。与斯托多拉的推断相符,流道宽度a′时的△c,比流道宽度α时的要小。由前述的减功系数计算便可以推断,在叶片角相同的情况下,可以采用较窄的叶片。也就是说,叶片数将按z=(a/a′)增加。所以,用z′=z(a/a′)取代公式(43)中的z,即得

                                     ε=1/(1 (1.5 1.1β2/90)/(z(a/a′)(1-(r1/r22))

     然这一公式只能是作为在已知a'的惜况下来计算减功系数的一种方法。考虑到前向叶片和径向叶片时,在叶片非工作上有很大的死区,所以用这种方法计估计理论压力时,往往不可能得到如同后向叶片同样的准确性,所需的修正系数由试验确定。
     准确的出口速度三角形是出基尔顿的试验得出的。各个别数值是按转矩和总的气流量的测试得到的,cm只表示其平均值。所以,这种表达法并不能真正代表图35所示的那种只气流部分充满时的实际角度。但是对于这个图的说明还是有益的,因为研究该图使我们对有限片数的问题有了一个清楚的了解(图36)。在图36的每一个图中,均示出了无限多叶片时的出口速度方向以及额定流量时的点,其中,叶片数为32的叶轮是一个特殊情况。在这种窄叶片流道中,摩擦似乎是反方向作用的,但对此至今未找到明显的原因。由于这一现象而使得这种型式的叶轮具有非常不好的效率曲线。
在图中只考虑了超过額定流量时的情况。

现在,可以清楚地看出以下的关系:
(1)各个实际出口相对速度的方向几乎是重合的。
(2)减功系数随流量的增加减小。
由(1),如果假设β2为常数,则可以简单地得出一条规则:当流量增加时,理论压力将减小。
由图37得到:

 

 

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