《貝茲理論》PPT課件

1、貝茲理論中的假設(shè)葉輪是理想的；氣流在整個(gè)葉輪掃略面上是均勻的；氣流始終沿著葉輪軸線；葉輪處在單元流管模型中，如圖。,1.2.2貝茲理論,流體連續(xù)性條件：S1V1=SV=S2V22.應(yīng)用氣流沖量原理葉輪所受的軸向推力：F=m(V1-V2)式中m=SV，為單位時(shí)間內(nèi)的流量質(zhì)量。葉輪單位時(shí)間內(nèi)吸收的風(fēng)能葉輪吸收的功率為：P=FV=SV2(V1-V2),3.動(dòng)能定理的應(yīng)用,基本公式：E=1/2mV2（m同上）單位時(shí)間內(nèi)氣流所做的功功率：P=1/2mV2=1/2SVV2在葉輪前后，單位時(shí)間內(nèi)氣流動(dòng)能的改變量：P=1/2SV(V21_V22)此既氣流穿越葉輪時(shí)，被葉輪吸收的功率。因此：SV2(V1-V2)

2、=1/2SV(V21_V22)整理得：V=1/2(V1+V2)即穿越葉輪的風(fēng)速為葉輪遠(yuǎn)前方與遠(yuǎn)后方風(fēng)速的均值。,4.貝茲極限,引入軸向干擾因子進(jìn)一步討論。令：V=V1(1-a)=V1U則有：V2=V1(1-2a)其中：a軸向干擾因子，又稱入流因子。U=V1a軸向誘導(dǎo)速度。討論：當(dāng)a=1/2時(shí)，V2=0，因此aa0。a的范圍：a0,由于葉輪吸收的功率為P=P=1/2SV(V21_V22)=2SV13a(1-a)2令dP/da=0，可得吸收功率最大時(shí)的入流因子。解得：a=1和a=1/3。取a=1/3，得Pmax=16/27(1/2SV13)注意到1/2SV13是遠(yuǎn)前方單位時(shí)間內(nèi)氣流的動(dòng)能功率，并定

3、義風(fēng)能利用系數(shù)Cp為：Cp=P/(1/2SV13)于是最大風(fēng)能利用系數(shù)Cpmax為：Cpmax=Pmax/(1/2SV13)=16/270.593此乃貝茲極限。,3.3風(fēng)輪圓盤理論,3.3.1旋轉(zhuǎn)尾流3.3.2角動(dòng)量定理3.3.3最大功率3.3.4尾流結(jié)構(gòu),3.3.1旋轉(zhuǎn)尾流,3.3.2角動(dòng)量定理,1.2.3葉素理論,一、基本思想將葉片沿展向分成若干微段葉片元素葉素；視葉素為二元翼型，即不考慮展向的變化；作用在每個(gè)葉素上的力互不干擾；將作用在葉素上的氣動(dòng)力元沿展向積分，求得作用在葉輪上的氣動(dòng)扭矩與軸向推力。二、葉素模型端面：槳葉的徑向距離r處取微段，展向長度dr。在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)的線速度：U=r。,翼型剖面：弦長C，安裝角。設(shè)V為來流的風(fēng)速，由于U的影響，氣流相對(duì)于槳葉的速度應(yīng)是兩者的合成，記為W。,定義W與葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角為入流角，記為，則有葉片翼型的攻角為：=-。三、葉素上的受力分析在W的作用下，葉素受到一個(gè)氣動(dòng)合力dR，可分解為平行于W的阻力元dD和垂直于W的升力元dL。另一方面，dR還可分解推力元阻力元dF和扭矩元dT，由幾何關(guān)系可得：dFdLcos+dDsindTr(dLsin-dDcos),由于可利用阻力系數(shù)CD和升力系數(shù)Cl分別求得dD和dL:dL=1/2CLW2CdrdD=1/2CDW2Cdr故dF和dT