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叶轮机械的原理

叶轮机械是一种以连续旋转叶片为本体,使能量在流体工质与轴动力之间相互转换的动力机械。它不同于往复活塞式机械将工质密闭在变容积的空间中,而是与环境贯通,从而较前者具有更强大的通流能力,为大幅度提高机械的功率提供了有效途径。广义地讲,叶轮机械包括燃气轮机、蒸汽轮机、风力机、水轮机等原动机和鼓风机、水泵等工作机;狭义上的叶轮机械一般指以可压缩流体为工质的燃气轮机和汽轮机。


遵循流体力学中的连续性方程、动量方程、动量矩方程、能量方程。设计时往往利用速度三角形和欧拉公式进行初步设计,我国科学家吴仲华教授在NACA工作时提出的三元流动理论(S1S2流面理论)是叶轮机械领域一座里程碑,对叶轮机械发展起到了帮助,至今仍在被广泛使用。现如今CFD技术的进步让叶轮机械的设计变得更加容易,但是由于CFD耗时较多,所以过去的设计方法仍在沿用。


叶轮机械是一个综合性的工程学科,涉及有流体力学、工程热力学、计算流体力学、气体动力学、传热学、结构力学、转子动力学、材料学、控制科学等领域,还需要先进的加工、密封、轴承、测量等技术作为支撑,叶轮机械的先进程度考验了一个国家综合的科学技术实力。
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