液力透平能量轉(zhuǎn)換特性及葉片厚度對(duì)性能影響的研究.pdf

1、在資源日益緊缺的今天，如何做到高效合理地利用資源已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。液力透平作為一種能量回收裝置，在社會(huì)生產(chǎn)中逐漸得到一定的應(yīng)用，但依然存在如效率低、穩(wěn)定性差等諸多方面的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究主要集中在泵反轉(zhuǎn)作液力透平的外特性換算關(guān)系、力特性以及如何提高效率等方面。本文嘗試?yán)脭?shù)值方法針對(duì)液力透平葉輪內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換特性進(jìn)行了研究，并對(duì)液力透平葉輪內(nèi)部能量發(fā)展變化的過(guò)程給出了初步理論的解釋。同時(shí)，在分析了能量轉(zhuǎn)換機(jī)理的基礎(chǔ)上，針對(duì)葉片的厚

2、度分布規(guī)律對(duì)液力透平性能的影響進(jìn)行了研究，結(jié)合能量轉(zhuǎn)換特性分析，得到了透平葉片厚度變化對(duì)性能影響的基本規(guī)律和定性解釋。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　在穩(wěn)態(tài)模式下，針對(duì)液力透平的能量轉(zhuǎn)換特性進(jìn)行了研究，提出了建立葉片中間流線監(jiān)測(cè)點(diǎn)的方法，并通過(guò)提取監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的參數(shù)值來(lái)完成能量轉(zhuǎn)換特性的分析。研究表明：流體介質(zhì)對(duì)液力透平葉輪的主要做功區(qū)域分布在葉片中間段位置，在葉片中間流線至后蓋板流線區(qū)域做功較多，進(jìn)口段做功較少，而出口段幾乎不做功。液力透平

3、葉片載荷從進(jìn)口至出口逐漸減小，在最優(yōu)工況下，作用于葉片上的凈載荷沿葉片徑向位置呈一條上凸的拋物線形分布。隨著流量的增加，液力透平葉輪內(nèi)的壓頭逐漸增大，勢(shì)壓頭系數(shù)越大，葉輪的效率越高；動(dòng)壓頭系數(shù)越大，葉輪內(nèi)的能量損失越大。在液力透平內(nèi)流場(chǎng)中，小流量工況時(shí)，相對(duì)速度從葉片進(jìn)口至出口先緩慢減小后增大，流量增大至最優(yōu)工況以上時(shí)，相對(duì)速度從葉片進(jìn)口至出口呈緩慢增大分布；葉片工作面上的相對(duì)速度要比背面的相對(duì)速度大。
　　針對(duì)液力透平葉片厚度變

4、化規(guī)律對(duì)性能的影響進(jìn)行了研究。以給定的三種不同葉片厚度分布規(guī)律設(shè)計(jì)了液力透平葉輪，并進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)求解。研究表明：液力透平葉輪葉片厚度的變化對(duì)外特性有較大影響。在最大葉片厚度相同的情況下，在小流量至最優(yōu)工況流量之間，葉片進(jìn)、出口厚度相對(duì)較薄的液力透平的葉輪效率要高于葉片進(jìn)、出口厚度較厚時(shí)的情況。在最優(yōu)工況附近，具有翼型結(jié)構(gòu)葉片厚度分布規(guī)律的液力透平有更為均勻的流場(chǎng)分布。液力透平葉片進(jìn)、出口厚度較薄時(shí)，流體介質(zhì)作用在葉片上的凈載荷較大，從而能