边界层理论在低比转速离心泵叶片设计中的应用

摘要

本文提出了一种将湍流边界层理论应用于圆柱形叶片型线的设计方法.该方法以N-S方程为基础,给出了雷诺方程,在边界层内对其进行量级比较,得到边界层动量微分方程;对其积分,得到边界层动量积分方程;通过变换的动量积分方程,求得了损失厚度近似解的表达式.分析了叶片边界层内的速度分布规律,运用尾流律推导出各种边界层厚度的表达式,作为求解边界层厚度的辅助关系式;运用了结合湍流边界层厚度系数kν和动量损失厚度δ<,2>由无离心流动计算逐渐逼近离心流动来求解动量损失厚度的计算方法,它是进一步判定边界层分离的基础.依据对主流区速度场的分析,给出了含有速度系数的离心泵叶片型线参数方程;并分析了速度系数边界层分离和理论扬程的关系.最后,分析了上述理论在叶片设计中应用的计算过程.通过对上述方法的研究,取得以下结论:在进行叶片设计时,既要考虑叶轮参数的情况,又考虑叶片表面中间的流动状态;叶片型线的设计,其整体水平是特别重要的,尤其是结合叶片的沿程变化规律来探索出入口参数的方法更显得有意义.

目录

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英文文摘

第一章绪论

1.1低比转速离心泵叶片型线设计方法研究现状

1.2本课题研究的目的和意义

1.3本课题研究的主要内容

第二章叶片边界层方程及近似解的表达式

2.1概论

2.2二维叶片边界层微分方程的建立

2.2.1叶片运动方程在正交曲线坐标系应用

2.2.2叶片边界层微分方程的确立

2.2.3边界层边界条件的确定

2.3叶片边界层动量积分方程

2.4边界层动量积分方程的近似解表达式

2.5边界层方程用极坐标变换的基本公式

第三章叶片边界层速度分布及动量积分方程的近似解法

3.1湍流边界层的特性

3.2叶片边界层的速度分布

3.2.1速度分布普遍定律

3.2.2湍流区的对数定律

3.2.3内层的壁面律

3.2.4外层的速度分布及尾流定律

3.3边界层动量厚度的有限次逼近

3.4离心泵边界层分离理论

第四章低比转速离心泵叶片型线方程

4.1叶片型线方程

4.1.1主流区流体速度分析

4.1.2叶片型线的参数方程的建立

4.2速度系数的分析

4.2.1速度系数与边界层分离的关系

4.2.2速度系数泵与理论扬程的关系

4.2.3速度系数分析结论

第五章边界层理论在叶轮设计中的应用

5.1概述

5.2叶轮参数的确定

5.3确定叶片型线的计算过程

5.3.1边界层外边界的速度及其求导

5.3.2边界层不分离条件的校核

5.3.3低比转速离心泵理论扬程分析

5.3.4速度系数分析

5.3.5叶片型线的确定

第六章结论

攻读硕士期间所发表的论文

致谢

参考文献