我们已经看到了喷气式飞机撞击的基本原理,
射流对垂直平板施加的力
,
射流对固定倾斜平板的作用力
,
射流对固定曲板的作用力
,
喷流对铰链板施加的力
,
喷流对弯曲板施加的力
和水射流对一系列叶片施加的力在我们最近的帖子中。
现在,我们将在这篇文章的帮助下,看到一股水流对一系列径向弯曲叶片施加的力表达式的推导。首先,让我们简要介绍射流冲击的基本概念,然后,我们将推导射流对一系列径向弯曲叶片施加的力的表达式。
喷射的影响
让我们考虑,我们有一个管道,液体在压力下流动。假设在管道出口处安装了一个喷嘴。从喷嘴出口流出的液体将以喷射的形式出现。
如果一个可能移动或固定的板块被放置在射流路径上,射流将对板块表面施加一个力。射流对移动或固定的平板表面所施加的力称为射流冲击。
水流对一系列径向弯曲的叶片所施加的力
如果我们从实际情况看,喷水对单个运动板施加的力是不可行的。
因此,我们将看到如下图所示的实际情况,大量的板将安装在车轮的圆周上,并保持固定的距离。
射流将撞击板,由于射流对板施加的力,车轮将开始移动,因此安装在车轮圆周上的第二块板将出现在射流之前,射流将再次向第二块板施加力。
让我们在此查看喷射对安装在车轮上的一系列径向弯曲叶片的冲击情况,如下图所示。
对于径向弯曲叶片,进口和出口叶片的半径不同,因此进口和出口径向叶片的切向速度也不同。
水流将撞击叶片,叶轮将以恒定的角速度开始旋转。让我们考虑下面提到的术语。
R
1.
=叶轮在叶片进口处的半径
R2.=叶片出口处的车轮半径
ω=车轮的角速度
上图中绘制了入口和出口处的速度三角形。
径向弯曲叶片的效率
车轮每秒所做的功将被视为系统的输出,射流每秒的初始动能将被视为系统的输入。
我们可以在这里得出径向弯曲叶片的效率正如这里提到的。
如果水流过叶片时没有能量损失,每秒对叶轮所做的功将等于每秒射流动能的变化。
车轮每秒所做的功=每秒喷射动能的变化
从上面的表达式中,我们可以说,对于给定的射流初始速度,即
1.
,当V
2.
这将是最低限度的。但同时我们也可以得出结论,V
2.
不可能是零,因为在那种情况下,进气流不会离开叶片。
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我们将看到另一个主题,即。喷气推进,在流体力学的主题中,在我们下一篇文章的帮助下。
参考:
流体力学,R. K. Bansal著
图片由:谷歌
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