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关于直叶型流道的损失阐述

叶型损失又包括摩擦损失、附面层脱离引起的涡流损失和尾迹损失,端部损失就是二次流损失在广义上的定义,二次流损失近10年才在水泵流研究中被引起更多的注意,而在液力缓速器内流场中近几年才逐渐被关注。

 

循环流体通过缓速器流道时,流体根据其粘性会沿着壁面在上下端面上形成一层很薄的附面层,由于附面层中的粘性力,损耗了一定的流体动能,从而形成了端部附面层中的摩擦损失。与此同时,在靠近断面的叶片背面出口部分,叶型附面层不断增厚,与端壁上横向流过来的附面层相互汇合,厚度急剧增加,使附面层严重脱离而形成漩涡,随后,在粘性力的影响下,漩涡随着主流带出叶栅,在上下端壁处构成了两个方向相反的对涡流动,严重的消耗了主流的动能。

 

当流体位于流道中部的流体速度较大,广东南方泵业在叶片背面至腹面的横向压力差可以实现与离心力相平衡,并没有引起主流的横向流动;但是在流道的上下两端面的附面层内,就可以发现流速相对很小,上述的压力差并不能完全抵消所产生的离心力,因此,在这个横向压力差的作用之下,两端面的附面层内的流体就产生了由叶片腹面向叶片背面的横向运动,这种横向运动区别于主流运动,通常将这种流动成为二次流或者次流。

 

贝塞尔曲线具有端点特性、逼近性、凸包性、变差减少性、仿射不变性等多个特点,因此,用来表达贝塞尔曲线的方法具有更强的几何意义,同时,可以采用定义或者更改控制点的方式实现曲线形状的直观性、简洁性,自贝塞尔曲线提出以来,被广泛的应用到叶轮机械叶片设计当中。

 

区别于传统液力缓速器直叶片,为了更完美的设计出流畅平滑的曲线,改善内流场内部的流动,保证叶片出、入口不因为有明显的直线特征导致内流损失,需要在缓速器传统设计方法上寻找出一种新型叶片骨线的表达方法,使其在能够精确表达传统设计方法的基础上,继承其优点的同时提高叶片造型的适应性及灵活性。贝塞尔曲线的设计理论可以精确的对曲线、直线进行定义表达,对于精确度,三次贝塞尔曲线就可以将误差缩小到千分之一,能够对圆弧进行较精确的拟合,同时具有几何风格,十分适用于电脑的辅助设计,相对于其他常用的设计方法来说,南方水泵厂采用贝塞尔曲线设计叶型能更简洁,参数更少,经过以上分析,选取贝塞尔曲线来构造液力缓速器的叶片骨线。

 

由于叶片形式的多样性,加工工艺的局限性以及曲线表达方式的匮乏性,本文将提出一套基于贝塞尔曲线的液力缓速器叶片背面曲线形状的设计方法,与腹面曲线几何建模的方法相结合,可以形成适应性高、参数更少的叶片参数化设计方法。