葉片流道中實(shí)際流動(dòng)的可見(jiàn)性研究
如果一個(gè)設(shè)計(jì)者要按前面章節(jié)的計(jì)算,預(yù)先估算出結(jié)論壓力的降低,而且結(jié)果與試驗(yàn)的數(shù)據(jù)相當(dāng)吻合,那么他一定對(duì)葉片流道中的實(shí)際流動(dòng)情況十分感興趣。只有掌握旋轉(zhuǎn)流道中摩擦影響的充分知識(shí),才能夠有把握地提出一些改進(jìn)效率的方法。
人們可能會(huì)問(wèn):當(dāng)考慮摩擦?xí)r,無(wú)摩擦流動(dòng)會(huì)怎樣變化?首先,很容易得知,流道中的相對(duì)渦流將因摩擦而減弱,這就會(huì)使理論壓力增加。在葉片數(shù)較多時(shí),由于這時(shí)摩表面的増加而使得理論壓力還有可能增加。試驗(yàn)指出,葉片數(shù)多的葉輪,其試驗(yàn)數(shù)據(jù)比計(jì)算數(shù)據(jù)高得多。
有關(guān)進(jìn)一步的影響就只是猜測(cè),因?yàn)樵谘芯啃D(zhuǎn)流道中的流動(dòng)時(shí),所遇到的困難非常大。只有在有可能搞清楚葉片氣流的細(xì)節(jié)后,才有可能專門(mén)詳細(xì)地論述這方面的問(wèn)題。鑒于試驗(yàn)上的困難,當(dāng)發(fā)現(xiàn)對(duì)這一重要問(wèn)題只引起很少的重視時(shí),也就不會(huì)感到驚異了。為了獲得資料,厄爾特利,菲舍爾,埃舍爾一維斯,格呂納格爾,施蒂斯,弗里奇,費(fèi)特,以及普里和米款爾采用空氣和水作介質(zhì),進(jìn)行了各種試驗(yàn)。
一般的觀察氣流的方法缺點(diǎn)甚多,氣流的表面圖譜大都采用在氣流容器中噴射鋁粉的方法來(lái)獲得。但它的雷諾數(shù)太低,而且已部分地處于層流的范圍。各種用空氣的試驗(yàn)表明,在氣流中放置固體或在流道中某處放置紙帶、毛織品的線或類似的物件時(shí)是能夠表現(xiàn)出所發(fā)生的流動(dòng)情況的。使用這些物件時(shí)使我們能看得見(jiàn)氣流流線的方向。盧因斯基一凱塞利茨最近的試驗(yàn)指出,這種方法存在著相當(dāng)大的偏差,有時(shí)離正確氣流方向的角度達(dá)30°之多。所以,用這種法不能得到準(zhǔn)確的資料,特別是要從這些資料中搞清楚某些效應(yīng)時(shí)更是如此。作者的方法是利用一層薄薄的發(fā)亮氣休,這種方法盧因斯基-凱塞利茨也使用過(guò)。如果在氣體中混入煤灰微粒,則可以清楚地分辯氣體排出以前的各個(gè)軌跡。由于發(fā)亮的煤灰微粒非常的小,所以觀察到的煤灰微粒軌跡和空氣微團(tuán)的軌跡沒(méi)有什么差別。
盧因斯基一凱塞利茨以空氣為介質(zhì),采用這種方法來(lái)研究離心泵的葉輪。在葉輪流道的各個(gè)地方引入了發(fā)亮的煤煙并拍了照片。這種方法得到了葉輪內(nèi)部真實(shí)的氣流流動(dòng)的清晰照片,達(dá)到了迄今為止還未有過(guò)的準(zhǔn)確性。
為使這些試驗(yàn)進(jìn)一步完善,又在氣流中放入探針來(lái)測(cè)量靜壓。根據(jù)現(xiàn)在已知葉片流道中的氣流方向就可以用皮托管來(lái)測(cè)量各個(gè)點(diǎn)上的全壓。這一試驗(yàn)成果很值得重視。圖30示出了額定流量時(shí)的相對(duì)氣流。虛線所示的軌跡是按發(fā)亮煤煙影像畫(huà)出的。葉片出口的擾動(dòng)是特別的。
葉片流道中的壓力分布令人十分驚奇(圖31):最小和最大的壓力不是發(fā)生在葉片的壁上,而是出現(xiàn)在流道的中央。最小的壓力幾乎集中于進(jìn)口截面的中部,而最大壓力則是處于出口區(qū)域,葉片工作面略前一點(diǎn)的地區(qū)。葉片末端的壓力平衡可以清楚地看出。提高速度進(jìn)行汽蝕試驗(yàn)時(shí),這·情況發(fā)生了變化,此時(shí)最低壓力區(qū)幾乎移到了進(jìn)口端。
相對(duì)速度也很使人驚奇,因?yàn)樗淖畲笾挡皇窃谶M(jìn)口處而幾乎是處于葉片非工作面的中點(diǎn)。而且中間流線的相對(duì)速度在整個(gè)流道中幾乎是不變的。
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