葉輪機械現(xiàn)狀

我國的燃?xì)廨啓C技術(shù)水平還相當(dāng)落后，國內(nèi)只有南汽等少數(shù)幾家企業(yè)可在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn)。汽輪機的技術(shù)整體上與國際先進(jìn)水平相差不很大，在大型電站汽輪機方面，近幾年來以東汽、上汽、哈汽為代表的大型國企的產(chǎn)品在國內(nèi)電力市場需求量大增的形勢刺激下其質(zhì)量已有了顯著的提高；工業(yè)用汽輪機方面，我國以杭汽為代表的工業(yè)汽輪機產(chǎn)品甚至已初步具備了打入國際高端市場的能力。

葉輪機械在國民經(jīng)濟(jì)尤其是整個重工業(yè)體系中占有十分重要的地位。其中燃?xì)廨啓C已廣泛用來作為航空、電站、艦船、導(dǎo)彈、坦克、重載機車等高端領(lǐng)域的核心動力以及冶金、勘探、化工、土木等一般工業(yè)領(lǐng)域的主要或輔助動力，因而有越來越多的人認(rèn)為，燃?xì)廨啓C的生產(chǎn)水平已成為衡量一個國家工業(yè)整體實力的最重要標(biāo)志之一。而汽輪機可實現(xiàn)的單機功率更大（可達(dá)百萬kW級）、轉(zhuǎn)速更高，運行可靠，燃料（多用煤）成本低，技術(shù)相對成熟，因而在做為中心電站和大型船舶及軍艦的主動力方面有著不可替代的作用。較高的可靠性也使汽輪機在冶金和化工等工業(yè)上的應(yīng)用較燃機更為普遍。

葉輪機械是能源領(lǐng)域最大的發(fā)出設(shè)備（火力發(fā)電廠，燃?xì)廨啓C電廠，水電站，核電站等等均在使用），研究提高葉輪機械效率是解決能源問題的重要方法之一。

葉輪機械是一種以連續(xù)旋轉(zhuǎn)葉片為本體，使能量在流體工質(zhì)與軸動力之間相互轉(zhuǎn)換的動力機械。它不同于往復(fù)活塞式機械將工質(zhì)密閉在變?nèi)莘e的空間中，而是與環(huán)境貫通，從而較前者具有更強大的通流能力，為大幅度提高機械的功率提供了有效途徑。廣義地講，葉輪機械包括燃?xì)廨啓C、蒸汽輪機、風(fēng)力機、水輪機等原動機和鼓風(fēng)機、水泵等工作機；狹義上的葉輪機械一般指以可壓縮流體為工質(zhì)的燃?xì)廨啓C和汽輪機。

遵循流體力學(xué)中的連續(xù)性方程、動量方程、動量矩方程、能量方程。設(shè)計時往往利用速度三角形和歐拉公式進(jìn)行初步設(shè)計，我國科學(xué)家吳仲華教授在NACA工作時提出的三元流動理論（S1S2流面理論）是葉輪機械領(lǐng)域一座里程碑，對葉輪機械發(fā)展起到了極大幫助，至今仍在被廣泛使用?，F(xiàn)如今CFD技術(shù)的進(jìn)步讓葉輪機械的設(shè)計變得更加容易，但是由于CFD耗時較多，所以過去的設(shè)計方法仍在沿用。

葉輪機械是一個綜合性的工程學(xué)科，涉及有流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、計算流體力學(xué)、氣體動力學(xué)、傳熱學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、轉(zhuǎn)子動力學(xué)、材料學(xué)、控制科學(xué)等領(lǐng)域，還需要先進(jìn)的加工、密封、軸承、測量等技術(shù)作為支撐，葉輪機械的先進(jìn)程度考驗了一個國家綜合的科學(xué)技術(shù)實力。

本工作試圖通過幾代機理外流流型發(fā)展與葉輪機械流型間的比較研究，對葉輪機械流型提法及代別別劃分進(jìn)行較系統(tǒng)的分析歸納。比較研究結(jié)果表明，葉輪機械流型與機理定常附流型具有本質(zhì)必性區(qū)別，主要由于葉輪機械流動非定常理所致，與機理第一代定常附體流型對應(yīng)，現(xiàn)有的葉輪機第一代流型可改集稱為葉輪機無控制流型。下一代的流型在機理上將與機理，第三代非定常流型有一定關(guān)聯(lián)，但也有本質(zhì)性差異，可改為稱之為葉輪機械非定常主動控制流型，根據(jù)上述思路，本工作重點是建立葉輪機械非定常流動模型。包括三維氣動穩(wěn)定模型與三維主動控制模型，并在壓比/流量特性圖上給出了旋轉(zhuǎn)失速邊界預(yù)測值與實測值之對比，從而說明三維效應(yīng)之重要作用。

《葉輪機械中的跨音速流動》是作者們在葉輪機械中跨音速流動領(lǐng)域多年來研究工作的系統(tǒng)總結(jié)。內(nèi)容包括：平面葉柵跨音速繞流，平面跨音速葉柵設(shè)計方法，平面跨音速葉柵的正、反混合問題，任意旋成面葉柵跨音速繞流，葉輪機械中完全三維跨音速流動，跨音葉柵流場相仿律，葉片顫振時的非定常氣動問題，平面葉柵中非定常跨音速流動等 。