轴向旋窝在水力机械中,是一直存在的,现在我以离心泵的扬程为例来解释轴向旋窝i。
很简单的例子是,一个旋转的桶装,里面装有液体,你在里面放一片叶子,而叶子相对与地不动,而不是你跟着水桶运动,这就说明了轴向旋窝是存在的,并且涡流的方向与旋转机械的旋转方向是相反的。
在十八世纪,数学家欧拉最先提出了,叶片数无穷多的假定,推导出叶片机械的能量方程,当时离心泵的叶片数很多,流道也特别长,能够较好的限定流道内的液体运动轨迹。其实当时这种设计也是被逼与现实的科技生产力,他们知道离心泵的扬程是主要是动扬程(能量方程,以及反映系数有关系),即是说主要是靠离心力做工来产生扬程,所以那个时候流道特别长,叶轮直径很大。而现在的科技生产力很大,电机转速的提高,像火箭队额燃料输送泵,转速达到了几千转,但是相应的体积要减小,叶片数也做的很少,甚至叶片数只有两片,但是这样也导致了轴向旋窝的产生。
上次我在中国泵阀论坛遇到了,一个人提的问题是关于叶片的正面还是背面的压力大!现在我将其解释下。离心泵叶片数无穷多的时候,叶片挟持液体的能力很强,理论扬程接近与叶片数无穷多的扬程。此时流道内的速度分布是很均匀的,正面和背面的压力也是相等的。但是叶片数有限的时候,因轴向旋窝的存在,涡流的旋转方向与泵的转动方向相反,即是说在叶片的正面和背面的速度相叠加,背面的速度增加,正面的速度减小,由波努力方程可知,叶片的正面压力大于背面,此时形成了反向的扭矩。电机克服扭矩做工,速度残生滑移,此时的扬程要低于叶片数无穷多时的扬程。注意:此时的扬程不代表能量损失,是液体的惯性引起。
纵观流体继续的研究,都是在解决涡的问题,因此宋文武教授认为,把涡解决好了,就能解决流体机械的大多数问题。
西华大学,王运,流体机械及工程