本文關(guān)鍵詞：葉輪機(jī)械內(nèi)部流動研究進(jìn)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

葉輪機(jī)械內(nèi)部流動研究進(jìn)展 趙進(jìn)寶

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摘要：圜外學(xué)者針對外流的研究由來已久，已經(jīng)歷了上百年的發(fā)展過程，而流型一直是其重要研究內(nèi)容之一。蘇聯(lián)莫斯科大學(xué)教授

普朗特教授是第一個提出流型概念的學(xué)者。所謂流型是指在飛行囂機(jī)翼上設(shè)計(jì)的具有穩(wěn)定而易 .于控制的流動性。隨著科技水平不 斷發(fā)展和提高 .流型設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)歷了多個發(fā)展階段，也由此形成了人類不同航空時代發(fā)展的重要標(biāo)志和里程碑。本文將從葉輪機(jī)械氣動力學(xué)角度出發(fā) .介紹幾種比較重要的葉輪機(jī)械流型 .以作出全滿綜合性的闡述和介紹。

關(guān)鍵詞：葉輪機(jī)械 1、前言

流型

發(fā)展研究 出了大折轉(zhuǎn)角透平葉柵葉片工作原理 .并指出在透平葉柵中，采

葉輪機(jī)械通過產(chǎn)生持續(xù)不問斷的空氣流動性來實(shí)現(xiàn)機(jī)械做用前緣渦與通道渦相結(jié)合的透平葉柵結(jié)構(gòu)具有良好的工作穩(wěn)定

功的目的 .其主要工作零配件是葉輪 .因此 .葉輪機(jī)械是葉片與性 .采用彎曲葉片可調(diào)節(jié)乃至控制脫體渦強(qiáng)度文獻(xiàn)在對環(huán)形透決定二次流損失大其他機(jī)械零配件通過采用一定的動力運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)流體平葉柵流道內(nèi)旋渦和損失的研究中也指出 . 能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械總稱通常而言 .葉輪機(jī)械主要有以下幾種類小的不是二次流矢量的大小而是二次流動是否有序 .這里顯然

型：壓縮泵、離心機(jī)、飛行引擎和鼓風(fēng)機(jī)等，還有一些比較大型的也包含了自由渦層型分離和定常脫體渦的概念因此至少可以 動力設(shè)備上的蒸汽輪機(jī)、水輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)等都屬于葉輪機(jī)械建立平面f環(huán)形)透平葉柵定常脫體渦流型，，實(shí)現(xiàn)平面 f環(huán)形1透平的范疇。隨著人類社會工業(yè)化水平不斷提高。葉輪機(jī)械的應(yīng)用日 葉柵中自由渦層型分離與集中渦的控制與利用 .最大限度降低

益廣泛，在航空、航海、交通、機(jī)械等領(lǐng)域都可以見到它的影子。

葉柵二次流損失在旋轉(zhuǎn)葉輪機(jī)械中關(guān)于前緣渦現(xiàn)象在一個船

為不斷提高葉輪機(jī)械的工作效率和經(jīng)濟(jì)性 .國內(nèi)外學(xué)者一直比用螺旋槳葉片試驗(yàn)中被證實(shí)該試驗(yàn)研究了不同

負(fù)荷下前緣脫較重視葉輪機(jī)械流型的研究 .本文將系統(tǒng)的介紹幾種比較典型體渦的存在、位置和大小.也觀測到前緣脫體渦的發(fā)展情況和它的葉輪機(jī)械流型 .以為相關(guān)研究做好理論綜述和分析基礎(chǔ) 2、葉輪機(jī)械流型的發(fā)展研究

與葉尖渦的歸并現(xiàn)象等 .并且還發(fā)現(xiàn)由于前緣渦的存在 .使前緣負(fù)荷增高等現(xiàn)象采用現(xiàn)代流型理論設(shè)計(jì)的葉輪機(jī)械 .能夠有效提升葉輪機(jī)械的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性俄羅斯現(xiàn)役蘇一 2 7戰(zhàn)斗機(jī)之所以具有良好的空中高難動作性能 .靠的就是采用了定常脫體渦/混合流型氣

2 . 1定常附體渦流型流型主要是指飛行器上設(shè)計(jì)的用于穩(wěn)定和提升流動性的流體設(shè)計(jì)第一代葉輪機(jī)械流型是定常附體渦流型 .其理論基礎(chǔ)是

附面層理論 .主要用于解決解決飛行器容易出現(xiàn)的 大尺度分動設(shè)計(jì)。如果將類似思路引入到葉輪機(jī)械中來，對于防止失速、 離問題 .它的出現(xiàn)意味著人類航空科技取得了一次跨越式發(fā)展。 擴(kuò)展壓縮系統(tǒng)穩(wěn)定工作范圍將有可能帶來巨大的裨益然而盡并且相當(dāng) 定常附體渦流型主要運(yùn)行要求是：最大程度降低飛行器的分離， 管機(jī)翼繞流問題中前緣脫體渦的利用已有較長時間.只保留翼型尖后緣處必要的分離在航空翼型中，大展弦比直機(jī)成功。 翼具有這種典型的流線型翼型設(shè)計(jì)特點(diǎn) .可以為飛行器提供穩(wěn)定的氣動結(jié)構(gòu)：擁有定常附體渦流型的飛行器即使在超音速飛

2 _ 3非定常脫體渦流型

定常脫體渦/混合流型雖然有效解決了分離雖然突破了 定常附體渦流型關(guān)于分離流必然有害的觀念 .借助前緣分離渦行狀態(tài)下 .也可以保持良好的近壁穩(wěn)定狀態(tài)。 截止到目前 .葉輪機(jī)械主要有六種比較常見的葉柵通流部實(shí)現(xiàn)了高非線性升力和擴(kuò)大了可用迎角 .但絕非發(fā)展到了頂峰。

分氣動設(shè)計(jì)流型：直葉片流型、簡單扭曲流型、可控子午面流型、 從基本模型和假設(shè)來推敲.突破原流型中的定常流基本假設(shè)應(yīng)可控渦流型、葉片可控彎曲流型和綜合優(yōu)化流型，上述流型都要求葉片與氣流

保持良好的非分離狀態(tài)。因此 .該階段的葉輪機(jī)械流型設(shè)計(jì)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)最大程度降低分離因素影響 .同時 .為了保證葉柵安全工作 .科學(xué)家一直在尋找更加有效避免因旋渦分離流動造成的旋渦破裂。但是，在實(shí)際工作中，葉輪機(jī)械的葉片表 面并不能保證持續(xù)穩(wěn)定的常附體渦流型 .因此流動分離幾乎不

當(dāng)是邏輯上的合理延伸自然界中很多種昆蟲都天賦具有在極大迎角條件下利用與控制非定常脫體渦升力的能力 .為人類利

用和控制非定常分離流樹立了榜樣 非定常分離與旋渦主動控制是利用弱非定常擾動對流動和旋渦的非線性效應(yīng)，達(dá)到增升、減阻、提高氣動效益的目的，它向

可能完全避免和消除 .科學(xué)家經(jīng)過多年探索和研究發(fā)現(xiàn)，附體渦

人們展示了旋渦的巨大潛力從分離渦層演化來看 .在短波擾動之下.渦層將很不穩(wěn)定.光滑渦層會變成波浪形。并進(jìn)一步卷成一

向下游發(fā)展，隨著匯合渦量越來越大，反過來影響流型永遠(yuǎn)都不可能完全消除氣動分離因此 .如何深入研究旋渦個個離散渦，分離結(jié)構(gòu)和內(nèi)在規(guī)律 .建立更加高效的流動流型成為重點(diǎn)攻關(guān)上游渦層的演化對于非定常脫體渦流型來說 .由于非定常激發(fā)課題。 極弱 .所以探索的主要目的是找到合適的非定常激發(fā)頻率 .掌握 2 . 2定常脫體渦流型渦空氣動力學(xué)是在三維分離理論和渦動力學(xué)相結(jié)合的基礎(chǔ)

渦層對外界激發(fā)的感受性 .包括激發(fā)位置和頻率等.實(shí)現(xiàn)渦層演

化對于非定常激發(fā)作出最優(yōu)響應(yīng) 3、結(jié)束語

上產(chǎn)生的 .也帶來了人類飛行科技的第二次飛躍 .這也是定常脫體渦流型產(chǎn)生的理論基礎(chǔ)實(shí)際上。從氣體流動學(xué)角度來看。附展和創(chuàng)新 .人們認(rèn)識到三維分離除了不利的氣泡型分離外 .還可

從上述分析可以看出 .國內(nèi)外學(xué)者對葉輪機(jī)械流型的研究取

著渦流型屬于近壁渦流型的范疇隨著流體分離理論的不斷發(fā)得了十分突出的成果 .有一些研究成果開始在實(shí)踐應(yīng)用中發(fā)揮了

巨大作用當(dāng)前 .葉輪機(jī)械流型研究依然是一個熱點(diǎn)研究課題，

能是無損失的

自由渦層型分離 .并且后者的分離渦面將卷繞起隨著現(xiàn)代科技不斷進(jìn)步和發(fā)展 .葉輪機(jī)械流型研究將會取得更來，形成集中渦 .從而產(chǎn)生有利的非線性渦升力 .而且流場是穩(wěn)大的成果定的、定常的。人們提出了用尖前緣細(xì)長翼來實(shí)現(xiàn)脫體渦流型的 方案 .它突破了那種認(rèn)為只有定常附著渦流型才適用于飛行的 定常附著渦流型和定常脫體渦流型相結(jié)合的混合流型 參考文獻(xiàn)：

傳統(tǒng)觀念。產(chǎn)生第二代流型定常脫體渦流型。隨后。又出現(xiàn)了把[ 1]梁偉發(fā)，王君.葉輪機(jī)械氣動熱力學(xué)的回顧與展望[ J】 .華中科技大 學(xué)學(xué)報， 2 0 0 7, 3 1( 3 ): 2 - 5 . 2]李曉紅 . i R￣< -柵中葉片的彎曲對流場性能影響的試驗(yàn)研究[ J] . 定常脫體渦流型/混合流型是近幾年來興起的一項(xiàng)研究課[題。有學(xué)者將定常脫體渦流型理論用于透平葉柵流場研究，總結(jié)東南大學(xué)學(xué)報， 2 0 0 9, 1 1( 8 ): l 1— 1 3 . 1 7 4 C H I N A V E N T U R E C A P I T A L

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