Одиночная лопасть крыловидного профиля
Одиночная лопасть крыловидного профиля
Чтобы получить насос с высокими экономическими показателями, лопасти его рабочего колеса и выправляющего аппарата набирают из крыловидных профилей. Проектирование лопастей можно производить согласно методам расчета, разработанным с помощью вихревой теории Н. Е. Жуковского. Для уменьшения протечек жидкости и снижения индуктивного сопротивления лопастей рабочего колеса радиальный зазор между ними и корпусом насоса необходимо оставлять как можно меньшим. Исходя из предположения, что этот зазор равен нулю, а радиальный размер лопасти по сравнению с хордой профиля достаточно большой, обтекание лопасти колеса можно свести к обтеканию крыла бесконечного размаха. Лопасть такого профиля (рис. 3.6а) характеризуется следующими основными параметрами: L — длиной, I — хордой.
В соответствии с теорией Н. Е. Жуковского при обтекании лопасти крылового профиля реальной жидкостью возникает подъемная сила Fy (рис. 3.66), нормальная к скорости набегающего потока, и лобовое сопротивление Fx, направление которого совпадает со скоростью пуоо. В результате на про-
филь будет действовать суммарная сила F. Согласно теореме Н. Е. Жуковского величина подъемной силы может быть вычислена по формуле
Величины коэффициентов Су и Сх зависят от числа Рейнольдса (Re), формы (конфигурации) профиля и угла атаки а, угла между хордой профиля и направлением скорости невозмущенного потока.
Часто в целях упрощения расчетов размах L принимают равным единице (крыло единичного размаха), тогда выражение для Fu принимает вид
Формула Н. Е. Жуковского для Fy позволяет судить, за счет каких величин можно увеличить подъемную силу.
На практике подъемную силу и лобовое сопротивление определяют путем введения безразмерных коэффициентов — коэффициентов подъемной силы су и лобового сопротивления сх, которые получают в результате продувки профиля в аэродинамической или гидродинамической трубах. Коэффициент подъемной силы представляет собой отношение
где А — площадь крыла.
Величина подъемной силы из (3.3) может быть найдена как
Решая совместно уравнения (3.2) и (3.4), можно получить выражение для циркуляции скорости вокруг профиля
По аналогии с (3.3) формула для коэффициента лобового сопротивления будет
а для силы лобового сопротивления
Для крыла конечного размаха Сх и Су зависят также от отношения хорды к размаху (Z/L).
На основании продувок профилей строят графические зависимости между Сй, Сх и а. Зависимость Су — f (Сх) (рис. 3.7) носит название поляры крыла. На рис. 3.8 показана зависимость Су, Сх == f (а). Отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению носит название обратного качества.
Профиль в гидродинамическом отношении тем лучше, чем больше Су и чем меньше С*. Угол X называется углом планирования. Обычно он не превышает 1 , и в расчетах его часто принимают равным нулю.