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双涡轮轻质油品光纤质量流量测量原理分析
来源:  作者:本站
(2)

式中:Td'----作用在涡轮的驱动力矩
Th'----涡轮轮毂表面阻力矩
Tb'----轴承阻力矩
Tt'----叶片预隙阻力矩
Tw'----涡轮轮毂端面阻力矩
Tsp'----弹簧扭力矩

其中,涡轮1与涡轮2的涡轮轮毂表面阻力矩、轴承阻力矩、叶片预隙阻力矩、涡轮轮毂端面阻力矩可看作相等,弹簧扭力矩大小相等,方向相反,由(1)、(2)两式可得

(3)

对涡轮1的驱动力矩Td进行分析。为了求得Td,取涡轮半径r处高度为dr的环形微元进行考察,图2为涡轮进、出口的速度矢量图。图中Va为轴向速度,U1和U2分别为进出口的相对速度,β1和β2分别为和与轴向速度的夹角,C为叶片弦长,γ为叶片出口角,其中L是螺旋叶片的螺距,δ为叶片厚度,ω为涡轮角速度,S为涡轮半径r处的叶片间距,S=2πr/N,其中N为叶片数。
利用动力量矩定理可写出作用于该微元面积的驱动力矩


式中ρ----液体密度

将上式沿叶片全长积分可得涡轮所受驱动力矩为

(4)

式中rt----叶顶半径
rh----叶根半径
tanβ1=rω/Va;tanβ2则可参考涡轮机械边界层理论研究成果并作必要修正后加以确定。根据文献3,tanβ2可表示为

式中,θ,Δ* 分别为无量纲动量厚度和无量纲排移厚度。
对于涡轮2,由于流体经涡轮1后已经形成非层流状态,属于旋转流,因此驱动力矩受到了影响,设旋转流角度为ωsr,相应的旋转角为Φsr,ωsr和Φsr的大小需要作进一步的研究。涡轮2的速度三角形如图3所示,可求得涡轮2的驱动力矩。

(5)


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