3.1 向心葉輪內流體的流動機理

3.1.1 流動機理分析

在有限葉片數的葉輪流道內，不但存在一個徑向的均勻流動，而且還有一個相對軸向漩渦運動[29]。為了證明液力透平向心葉輪內軸向漩渦運動的存在，特引用一例子予以證明：

圖3?1 圓形容器內的相對運動

一個充滿液體（理想液體）的圓形容器以一定的角速度ω繞坐標中心O旋轉，如圖3?1所示。

在圖3?1中，A點在容器上，而浮在液體上的指針指著固定坐標系統的N點方向。當容器旋轉時，液體由于本身慣性保持著原來的狀態，箭頭始終指著N點，這就形成了液體對于容器有個相對的旋轉運動，旋轉角速度也等于ω，但與容器旋轉方向相反。

同理，如果將葉輪流道進口和出口封閉起來，葉輪在旋轉時，流道中的液體也同樣有一個相對的旋轉運動，這種運動就稱為相對軸向漩渦運動，如圖3?2所示。即對于液力透平而言，在向心葉輪流道中也同樣存在與葉輪旋轉角速度大小相等，方向相反的相對軸向漩渦運動。

在有限葉片數的流道內除了相對軸向漩渦運動之外，還存在一個均勻流，因為當葉輪不動時，在葉輪流道內相對速度從葉片的工作面到背面是均勻分布的，如圖3?3a所示。而當葉輪流道進出口封閉且葉輪旋轉時，葉輪流道內的相對運動變為漩渦運動，且該漩渦運動的方向與葉輪的轉向相反，則總的相對運動為上述兩種運動之和，如圖3?3b所示。

圖3?2 流道內的相對軸向漩渦運動

圖3?3 葉輪流道內流體的相對運動