蜗壳进口截面对液力透平内速度矩的影响

为了研究蜗壳进口截面对液力透平内速度矩的影响，本章将在不同蜗壳进口截面下将单级液力透平蜗壳的基圆作为一环线，计算沿该环线的切向速度值，根据基圆半径计算出相应的速度矩，并在环线上分别设置4个监测点，如图5⁃7所示，然后利用ANSYS软件计算这些监测点处的速度矩随流量的变化规律。

最优工况下各个蜗壳进口截面对应的最大速度矩见表5⁃3。

表5⁃3 最优工况下的最大速度矩

图5⁃7 基圆上的监测点

如图5⁃8所示为最优工况下不同蜗壳进口截面直径对应的液力透平蜗壳基圆上速度矩的变化情况。由图5⁃8可以看出在蜗壳进口截面直径等于65mm时液力透平蜗壳基圆上的速度矩的最大波动幅值最小，因此当蜗壳进口截面直径等于65mm时，该液力透平的叶轮进口速度分布较其他进口截面均匀。由图中还可以看出在横坐标数值分别为-120°、-60°、0°、60°和120°时速度矩波动幅值最大，这是因为这些位置为叶片的进口位置，由于叶片的影响使该处速度矩波动幅值增大。

如图5⁃9所示为图5⁃8中横坐标分别等于-130°、-15°、15°和110°时液力透平蜗壳基圆上速度矩随流量的变化曲线，即分别为图5⁃7中监测点3、2、1和4处的速度矩随流量的变化规律。由图5⁃9可以看出距离蜗壳收缩管较远处的速度矩随流量的增加而增大，距离蜗壳收缩管较近处的速度矩在小流量时随流量的增加而减小，随着流量的继续增加，速度矩反而开始增大。(www.xing528.com)

图5⁃8 不同蜗壳进口截面对速度矩的影响 （彩图见书后插页）

图5⁃9 不同位置处的速度矩

a）θ=-130° b）θ=-15° c）θ=15° d）θ=110°

对比图5⁃9中各图可以看出当蜗壳进口截面直径等于50mm时液力透平蜗壳基圆上的速度矩最大；还可以看出在距离蜗壳收缩管较远处大蜗壳进口下的速度矩相差较小，而在距离收缩管最近的监测点2处，即θ=-15°处，当蜗壳进口截面直径等于100mm时的速度矩最小；在监测点1处，即θ=15°处，当蜗壳进口截面直径等于80mm时的速度矩最小。从图5⁃9c中可以看出当蜗壳进口截面直径等于65mm时速度矩随流量的变化最小，且由于θ=15°处为隔舌位置，因此当蜗壳进口截面直径等于65mm时蜗壳隔舌处叶轮进口的速度随流量的变化较小。