[发明专利]一种应用流体动力做功的同径叶轮组

说明书

（一）      技术领域

本发明涉及一种同径叶轮组，特别涉及一种应用流体动力做功的同径叶轮组。

（二）      背景技术

专利号为ZL97213812.9，专利名称为一种新型汽轮机叶轮组，其中一项主要技术，只要使流体速度和叶轮转动线速度保持二比一最佳比例，即可使叶轮组达到较高的机械效率。根据叶片特征，在具体应用时无法实现整体保持二比一最佳比例，只能在叶片的任意一点达到二比一最佳比例线，致使流体对流不通畅，流体压力速度不平稳。而且现在制约喷气式发动机的瓶颈问题主要在于做功叶轮组不能满足压气机大气量高气压的做功需求，使发动机在正常工作下燃油处于浓混合状态下燃烧，浪费大量燃料，从而使排气速度不能大幅度提高，早在1930年飞行员弗兰克·惠特尔就发现此问题，至今没能得到有效的解决。

（三）      发明内容

本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种能使流体对流畅通、流体压力速度平稳、通流损失极小、机械效率高的应用流体动力做功的同径叶轮组。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种应用流体动力做功的同径叶轮组，其特征是：同径叶轮组流道为缓波浪状流道，缓波浪状流道由一端相切配合的多比例线叶片与导向叶片对应构成，流体对流经导向叶片和多比例线叶片所走转角都是45度圆弧。

该应用流体动力做功的同径叶轮组，所述多比例线叶片包括叶中、叶根和叶顶，叶中、叶根和叶顶分别设有叶中比例线、叶根比例线和叶顶比例线，叶中比例线根据二比一的最佳比例进行设计，叶根比例线根据二比X的比例进行设计，叶顶比例线根据二比Y的比例进行设计,所述X为叶根到叶轮中心的距离与叶中到叶轮中心的距离之比，所述Y为叶顶到叶轮中心的距离与叶中到叶轮中心的距离之比。同径叶轮组为水轮机组、燃气轮机组、喷气式发动机组或汽轮机组。所述水轮机组包括外壳，外壳上侧设有导流弯管，导流弯管为两半圆形弯桶配合螺栓固定，导流弯管上部设有圆孔，外壳下侧设有泄水管，外壳内壁安装有导向叶片，外壳内部设有导叶片轮毂和动叶片轮毂，动叶片轮毂外壁安装有多比例线叶片，导叶片轮毂和动叶片轮毂内安装有轴，轴穿过圆孔与发电机相连接。导向叶片与导叶片轮毂间隙配合，多比例线叶片与外壳间隙配合，导向叶片与多比例线叶片一端相切配合构成缓波浪状流道。

该应用流体动力做功的同径叶轮组，根据流道中流体对流状态，按多种比例关系设计多比例线叶片，每组叶轮同时工作时，流体对流与多比例线叶片相互作用时，确保流体对流的状态，形成缓波浪状流道。本发明的具体设计方法和技术方案如下：

（1）找出动态最佳受力角度157.5度：

图1中，取一个铅垂可以找出一条铅直线，也就是一头对着地球中心的直线，一切物体自由下落都是沿着这条铅直线下落。我们在设计水轮机时，如果把叶片设计成与这条铅直线重合，这种叶轮它不会转动；如果把叶片设计成水平，与铅直线构成90度直角，这种叶轮它也不会转动。要想使叶轮转动，叶片就得有一定斜度，也就是把叶片设计在45度上最佳，实际上与铅直线构成的角度是135度，当水轮机转动起来后，水流速度和叶轮转动线速度还有一个二比一最佳比例[参见《火力发电机设备》一书第61页]，所以水流的转角就不是135度，而是157.5度。

（2）用45度圆弧代替157.5度角：

逆风中行驶的帆船[参见《物理基础知识》一书第32页]，通过这一实例我们看到，古代人们对力的应用已非常科学，风吹帆面，帆面不是平直而是有一定弧度，风的力经过帆面改变了力的方向，船方能逆向行驶，通过这一现象说明：圆弧是多点斜面，斜面可以改变力的方向[参见《小型水电站》一书第769页]。图2中，157.5度这个角与45度圆弧相比较，它们很接近，在45度圆弧中，冲力与反冲力的合力是水平的，流体对流在经过45度时，产生的离心力是水平的，与叶轮转向一致，因此我们用45度圆弧代替157.5度的角。

（3）缓波浪状流道：

图3中，叶轮利用对流，也就是让流体的对流转45度圆弧这样一个弯，流体对流在通过45度圆弧时的损失只有0.1-0.15，可以说它的损失很小。用45度圆弧组成一个流体对流的流道，这个流体对流即畅通，做功角度又较佳，因此就形成了缓波浪状流体流道。

（4）叶中比例线设计方法：