速度三角形及其在泵设计中的应用

图12.1为进口和出口速度三角形的实例。图中U代表叶轮的切线速度，绝对速度C是相对于周边环境的流体速度。相对速度W是流体相对于旋转叶轮的速度。角α和β为流体的绝对速度和相对速度与切线方向的夹角。可以采用矢量相加的方法，使这些速度矢量形成叶轮进口和出口的速度三角形。

图12.1 叶轮进口和出口的速度三角形

画出叶轮进口和出口的速度三角形后，采用欧拉公式可以计算出泵的特性曲线。

12.1.1 进口

通常假设叶轮进水没有漩涡分离，即α1=90°，如图12.1中位置1上的速度三角形。通过进口的流量和环形区域的面积可以计算出C1m的值。

不同的叶轮形式（径向叶轮或半轴向叶轮）计算环形区域面积的方法也不同，如图12.2所示。对于径向叶轮：

式中 r1——叶轮进口边的半径（米）；

b1——叶槽进口宽度（米）。

图12.2 上面为径向叶轮，下面为半轴向叶轮

对于半轴向叶轮，

所有水流都必须流过这个环形区域。C1m的计算公式为

切线速度U1为半径和角速度的乘积：

式中 ω——角速度（度每秒）；(www.xing528.com)

n ——转速（转每分）。

画出图12.3所示的速度三角形后，根据α1、C1m和U1，可以计算出相对进水角β1。如果进口没有漩涡（C1=C1m），则

12.1.2 出口

和进口类似，出口速度三角形在图12.1点2的位置上。对于径向叶轮，出口区域的面积为：

图12.3 进口速度三角形

对于半轴向叶轮，

采用与进口同样的方法计算C2m，

根据下式计算切线速度U2：

在设计开始阶段，假设 β2与叶片安装度相同。采用下式计算相对速度

和C2U，

据此可以确定并画出出口速度三角形，见图12.4。

图12.4 出口速度三角形