叶轮机械公司_叶轮机械内部流动研究进展
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叶轮机械内部流动研究进展_陈海生
机 械
工
程
学 。报 第 4 3第卷2 期 涡系结构得叶排使口出流动不匀
;
均涡向系下游 。的
运输过程到下受叶排游的割切压和力场的势压拉而变形似 类
来,层 由 三维分离线发的分离出实面际个是由剪自切 。
在往 下游流动程过中 。
, 该 由自剪切层将不断卷,
构下成叶游内的非定排常动流。
与 尾迹干扰,
起 形成集中涡
在集涡中面诱导的下
下其方的摩 ,
次二流 扰也干体现出 流随迁移特性 , 其影 响
擦应力线往呈往现出有具拐点的性特 滞流区离隔开 来 ,
。气型泡分离
范围。数倍为轴向长 于实弦验室阶段 当前非 定常动流的研究还 一
的处特点是分离面具将高有能主流区和的具低有能的
方[法” ,
’】6
,试验方面基本用采周期锁相采样的 ‘’】 7“数值计 基算本 上采约化方用法[非 ,
,分在离线往上往现出奇分离点 分面离
定常引起损的机失还理不完全清楚 ,
确估算非准定
’
常损。失将并其纳入设计体系还有相当距离【9] 的,
可见种损各皆失由多种因素引起分十复杂
,为达到控制叶栅失损的目的 ,
必 须叶轮机对械内 部。
流的细微动构结和损机失理行进统深系入研地
物体表究面
物体面上的极限流线 ) (a自由涡层型分离
1 Ll 理论 析 分分流离动理
论粘外区
性离分面 (气泡 ) 离线分 , 关于 叶轮机械部流内动理的论析 分离分是较熟的悉流动现象( l )图面附层 ,
,人们初最。
物体 面上的 极流限
是线基外于部动流中机附面翼层理论来研究 的二 维 物 体面 b表( )气型泡分离 由于 物面近附在 存 , 在逆压梯作度用下
,
流流体到某点后依靠
2
图三分维流动示离意 。 图其动 能 不已足以提高需所要的压强面附近就形 了成二维分离现象 、 1、一 1 况 口/一V、、 1了了
这 .时靠在近物 可 以用极限利流来线描述三分维离
在流场
中。 其 判准断则是 = 流 定义为每线一的切点线方向都和 点处该流微团体的度速方一致向的曲线 于零处流线的开 物 面, 。,
1y
=
。= 0
或
丁 W二
“
厂加。、一
斌 (0
限流极是指线距离物面趋 。 如 果限流线在极物面上某个位置离 也可以利 。用 式
中“
平行壁面于方向速的度分 壁面量摩擦应力动力粘性系
数就这反映该处存在流动分离
产 w
物T面摩应力擦线来析分三维分现离象的定体绕流中常 , 摩擦 应力线 。 是 直接映反邻近面流物体运动 物的理 量在 三维物
物上面每一点都应有唯一确定的
摩擦应力矢量连的续矢量场 。
所 以整在个面上物成构摩擦了应
,力 其 摩擦应力方程线为 {默 :写 毅 图 1二 维分离流动示意
式图 中 一〕一方速度分向
量一
方向度速量分 二 维分 现离象在物理意上味着二分维离点 三维分 正离是邻近物面的体流微团要很快离开
就是物面摩擦应力为零的点严格来(
,说
还应 有物面 的物现理象
, 所 三维以分离必然对摩擦应力 线。 衍
w
/
ax
< O
的条 )
件
。特的变性有化所反映,
极限流线和摩擦应线力虽然,
三维分离的机理与二 维离分一样
但判断准 则, 分别 表示流 速场度场和应力切场处 面, 但 在限无靠近 。 物 比要二维 分复离杂得多 ,
。 因 为在三维附面层中,
即。
场流的速度方和向切应力方向是一致的,
使在某个方向摩应擦力变为零三维 离分实际是附面层内很 “ 但 流体还 可沿其他 ” 物 面摩擦应场是力个一单值连续的量矢场摩擦 应线力能不意在物随面上起始或止终起始或止终于那奇些点 (场二
,
其方向流去这时附面层内的流动仍可持是附保着的靠近“
它只能
面物的体流微
” 协
二)0 上。
摩擦 力应 团 在流到物面的某位个置很快
离地 开] 3物l 面。
。矢量分 布特性不的同使将摩擦应线趋力于点奇的
三方维分离为分自由层涡和型气泡型两种 (图 2) 自
式也不由同 ( Px ,
,
成不形同类型的点奇=
。
果如物面上某点
层涡型分离面在主流中将方 不向同的流动 分隔开
力处喻 w v r =
O
, 擦摩应力线程方可化为
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