離心式流體機械中的流體力學問題

1、1 流體機械的分類1.1 按作用原理主要分為兩大類一類是利用流體的能量對流體機械做功，從而提供動力，故也稱為流體動力機械，如汽輪機（利用蒸汽能量）、渦輪機（利用燃氣）、水輪機（利用水能）等。另一類為通過流體機械把原動機的能量傳遞給流體，使流體的能量提高，故也稱為流體輸送機械，水泵（水的能量提高，用于供水或排水等）、風機、壓縮機（使空氣或其它氣體獲得能量，用于通風換氣、輸送、燃燒或熱交換等）。此外還有其它一些流體機械：輸送和動力功能兼有的流體機械，如液力耦合器；分離機械，如旋風分離器；還有流體機械中常見的附件，如閥門、密封等。人的心臟就是一個泵，人的肺就是一個風機。1.2 按工作原理分為三大類葉

2、片式（葉輪式）流體機械，包括離心式流體機械，斜流式（混流式）流體機械，軸流式流體機械，橫流式流體機械等。容積式流體機械，包括往復式流體機械和回轉式流體機械。其它形式流體機械，包括漩渦式流體機械，射流式流體機械、電磁式流體機械等等。離心壓縮機軸流通風機離心泵往復式流體機械回轉式流體機械1.3 常見流體機械的分類水泵是一種量大面廣的流體器械，根據(jù)應用場合、輸送介質(zhì)和使用要求的不同可以分成多種形式。按工作原理可以分為葉片式和容積式，葉片式按結構形式可分為離心泵、混流泵和軸流泵，容積式如螺桿泵、隔膜泵，按泵軸的放置工作位置可分為臥式和立式；按出口腔體型式可分為蝸殼式和導葉式；按吸入方式可分為單吸和雙吸

3、；按葉輪個數(shù)可分為單級和多級。離心泵的分類很多，它是依據(jù)不同的結構特點而劃分的。 一、按工作葉輪數(shù)目來分類1、單級泵：即在泵軸上只有一個葉輪。2、多級泵：即在泵軸上有兩個或兩個以上的葉輪，這時泵的總揚程為n個葉輪產(chǎn)生的揚程之和。二、按工作壓力來分類1、低壓泵：壓力低于100米水柱；2、中壓泵：壓力在100650米水柱之間；3、高壓泵：壓力高于650米水柱。三、按葉輪進水方式來分類1、單側進水式泵：又叫單吸泵，即葉輪上只有一個進水口；2、雙側進水式泵：又叫雙吸泵，即葉輪兩側都有一個進水口。它的流量比單吸式泵大一倍，可以近似看作是二個單吸泵葉輪背靠背地放在了一起。四、按泵殼結合縫形式來分類1、水平

4、中開式泵：即在通過軸心線的水平面上開有結合縫。2、垂直結合面泵：即結合面與軸心線相垂直。五、按泵軸位置來分類1、臥式泵：泵軸位于水平位置。2、立式泵：泵軸位于垂直位置。六、按葉輪出來的水引向壓出室的方式分類1、蝸殼泵：水從葉輪出來后，直接進入具有螺旋線形狀的泵殼。2、導葉泵：水從葉輪出來后，進入它外面設置的導葉，之后進入下一級或流入出口管。七、根據(jù)用途分類油泵、水泵、凝結水泵、排灰泵、循環(huán)水泵等。其實對某個水泵的名稱，一般將各種分類方式結合起來，因此就大概可以知道泵的結構特點和用途。風機也是一種量大面廣的流體機械，用于輸送氣體，通過風機把原動機的機械能轉換成氣體能量。按工作原理主要分為兩大類：

5、容積式，包括活塞式和回轉式，前者如活塞式壓縮機（常見的用于充氣的小空壓機），后者包括羅茨風機、螺桿壓縮機和滑片式壓縮機葉片式，又稱透平式，包括離心式、斜流式（混流式）、軸流式和橫流式按壓力高低分為三類：通風機：排氣壓力低于11.27*104N/m2鼓風機：排氣壓力在（11.2734.3）*104N/m2壓縮機：排氣壓力高于34.3*104N/m2離心式通風機按使用場合分：鍋爐送、引風機除塵通風機礦井風機隧道風機消防風機紡織風機高爐鼓風機制冷壓縮機、空分壓縮機等等2 流體機械的主要性能參數(shù)及性能曲線.性能參數(shù)流體機械的工作狀態(tài)通常用工作參數(shù)來表示，工作參數(shù)反應了流體機械的主要性能指標。主要工作參

6、數(shù)：風機壓力或水泵揚程，流量，功率，效率和轉速等一、 風機壓力、水泵揚程風機壓力(水泵揚程)是保證流體能夠得到輸送的關鍵參數(shù)1、 風機壓力風機壓力為在單位時間內(nèi)風機出口斷面和進口斷面的單位體積氣體的能量差，用壓力表示，單位為Pa，也用mmH2o水柱 位置壓力 靜壓 動壓 由于氣體比重很小，故位置壓力通常忽略不計。風機全壓：通常用于表示風機性能的工作參數(shù)全壓 進出口靜壓差 出口動能由于風機在工作過程中，流體從進口到出口要產(chǎn)生各種流動損失，記為，故風機的實際全壓為Pt理論全壓則風機的氣動效率為2、 水泵揚程水泵揚程為在單位時間內(nèi)離心泵出口斷面和進口斷面的單位重量液體的能量差，用水頭表示，單位為單位

7、水柱，也有單位汞柱 位置勢能 壓力水頭 速度水頭 出口水力損失 進口水力損失由于泵在工作過程中，流體從進口到出口要產(chǎn)生各種流動損失，記為，故泵的實際揚程為Ht理論揚程則泵的水力效率為二、 流量流量是體現(xiàn)輸送多少流體的體現(xiàn)1、 風機流量單位時間內(nèi)通過風機出口的氣體量，有體積流量和質(zhì)量流量，通常采用體積流量，用Q表示，單位m3/s，國際上也有用l/s.在風機運行過程中，由于葉輪（轉動部件）和靜止部件（如蝸殼）之間存在間隙，因此一部分氣體通過該間隙在風機內(nèi)循環(huán)流動，而不是通過出口輸送出去，故在葉輪中的實際流量為q氣體泄漏量則風機的容積效率為2、 水泵流量同風機，但泵有時會采用質(zhì)量流量三、 功率有效功

8、率：單位時間內(nèi)輸出的流體從葉輪中獲得的能量。風機：水泵：輸入功率：單位時間內(nèi)輸入流體機械葉輪軸的能量風機：水泵：軸功率：電機軸輸出端的功率風機：水泵：Nmec傳動部分的機械損失，對應的效率為機械效率額定功率：配套功率考慮電機的功率因素和一定安全系數(shù)后的電機功率。四、 效率效率表示流體機械能量利用或轉換的程度，是體現(xiàn)流體機械性能優(yōu)劣的主要指標，用表示。根據(jù)一、二、三中的描述可知五、 轉速單位時間內(nèi)葉輪旋轉的次數(shù)，以n表示，單位通常是RPM轉速對流體機械的大小、結構及其強度和噪聲等有著重要的影響。.性能曲線流量為自變量，壓力（揚程）、功率和效率等為因變量，也就是說這些參數(shù)隨流量的變化趨勢，如下圖為

9、某離心泵性能曲線3 流體機械中的兩大問題反問題設計流體機械，確定流體機械的結構參數(shù)正問題計算分析流體機械內(nèi)部狀況，揭示流動特征及其變化規(guī)律.反問題對于反問題，在工程實際中涉及兩個方面：氣動性能（水力性能）等高效運行問題流體力學問題強度及振動等可靠運行等問題結構力學、彈性力學問題.正問題對于正問題涉及如何科學計算問題，也涉及兩個方面：流場計算描述流體機械內(nèi)部流動的數(shù)學物理模型，模型求解（算法）純流體力學問題強度、振動、變形流體產(chǎn)生的力流體力學問題（最合理的需要耦合計算）運轉過程中產(chǎn)生的機械力動力學問題4 離心式流體機械氣動（水力）設計方法常見設計方法相似設計變型設計原始設計.相似設計根據(jù)流體力學

10、相似理論，通過相似換算在現(xiàn)有的性能優(yōu)良的模型機中確定合適的規(guī)格型號。具體地說就是根據(jù)模型機的性能參數(shù)，通過改變轉速和機號設計出滿足用戶所需性能參數(shù)的產(chǎn)品。.變形設計對于無合適模型機但很接近情況下，可以采用改變模型機相關結構參數(shù)的方法來獲得，如調(diào)節(jié)葉片出口角度以便壓力（揚程）符合要求，改變寬度使流量滿足要求若與模型機相差很遠，則需采用原始設計的方法。.原始設計有兩類優(yōu)化設計方法：損失最小法；優(yōu)化準則法。下面以離心式通風機為例來說明一、 概述(Introduction)離心式通風機是一種廣泛應用于各行業(yè)的一種流體機械。它按用途可分為：（1）用于通風換氣；（2）用于物料輸送；（3）用于工業(yè)爐窯；（4

11、）特殊用途，如耐高溫、耐腐蝕、防爆等。表示通風機性能的主要參數(shù)有：（1）流量(Q)；（2）壓力(P)；（3）轉速（n）；（4）軸功率(Ns)；（5）效率()；（6）噪聲(LdA)等。在許多場合也用無因次參數(shù)來表示：（1）流量系數(shù)；（2）壓力系數(shù)；（3）比轉速ns；（4）功率系數(shù)；（5）效率；（6）比噪聲LdAs等。二、 離心式通風機的結構(The structure of centrifugal fans)離心通風機的典型結構如圖1所示，它由進風口、葉輪和蝸殼組成。進風口是使氣流能均勻進入葉輪，從而減少流動損失并降低噪聲。葉輪是風機的核心部件，它使氣體獲得能量，提高壓力與速度。蝸殼是將離開葉輪

12、的氣體集中導流，并將一部分動能轉變?yōu)殪o壓，從而減少后續(xù)管道中的流動損失。根據(jù)如上的結構，離心通風機的總體結構參數(shù)有如下一些：Din 進風口直徑D0 葉輪進口直徑d1 葉片進口直徑d2 葉輪出口直徑b1 葉片進口寬度b2 葉片出口寬度1A 葉片進口安裝角2A 葉片出口安裝角z 葉片數(shù)B 蝸殼寬度三、 離心式通風機的流動理論(The internal flow of centrifugal fans)當氣體在離心式通風機內(nèi)流動時，由于葉輪的作用使氣體獲得能量，從而提高了氣體的壓力和動能，當此能量能克服氣體運動中產(chǎn)生的阻力，則氣體將輸送到所需的位置。在理想狀態(tài)下(無限多葉片、無粘性的流動)，離心通風

13、機內(nèi)氣體所獲得的理論壓力為 （1）其中的參數(shù)如圖2所示。2A為葉輪葉片的出口安裝角，2A<90º為后向風機，2A90º為徑向風機，2A>90º為前向風機；由此式可以看出，在同樣的幾何尺寸下，氣體所獲得的壓力與2A成正比?？紤]葉片的有限性和損失，風機的實際壓力為 （2）其中的為風機效率，且 （3）K為考慮有限葉片的壓力修正系數(shù)，稱為滑移率，它有比較成熟的經(jīng)驗公式：Stodola公式： （4）Weisner公式： （5）在風機內(nèi)部的實際流動中，呈現(xiàn)出復雜的三維流動，并存在各種各樣的損失，主要有：（1） 流動損失（對應效率為）；（2） 泄漏損失（對應效率為）

14、；（3） 機械損失（對應效率為）。風機產(chǎn)生流動損失的根本原因在于氣體的粘性。根據(jù)氣體在風機內(nèi)部流道的特點，風機產(chǎn)生的流動損失有：（1） 壁面摩擦損失；（2） 葉片負載損失；（3） 葉片尾流混摻損失（4） 蝸殼內(nèi)流動損失。它們主要體現(xiàn)在：（1） 在葉輪進口產(chǎn)生的進口沖擊損失；（2） 進風口、葉片流道和蝸殼的壁面摩擦損失；（3） 邊界層流動損失；（4） 葉片尾流和蝸殼的混摻損失；（5） 葉輪旋轉和流線曲率產(chǎn)生的二次流動損失（分別存在于子午面和周向面上）；泄漏損失是指風機靜止部件（進風口）和轉動部件（葉輪）之間存在間隙而使氣體流到低壓區(qū)（葉輪出口流回到進口）所產(chǎn)生的損失。機械損失是指傳動部件旋轉產(chǎn)生

15、的損失。四、 離心式通風機的設計(The design of The centrifugal fans)1設計方案的確定(The scheme of design)明確設計條件：（1） 流量(Q)；（2） 壓力(P)；（3） 工作介質(zhì)及其密度()；（4） 結構要求；（5） 其它特殊的要求。提出設計要求：（1） 所設計風機的工況能滿足使用要求；（2） 效率要高，效率曲線要平坦，噪聲低；（3） 穩(wěn)定工作區(qū)間要大；（4） 結構簡單，尺寸小，重量輕，工藝性好；（5） 足夠的強度、剛度，工作安全可靠；（6） 調(diào)節(jié)性能好，維護方便。在設計時要同時滿足這些設計要求是不可能的，一般根據(jù)不同的使用要求選擇主要的

16、設計要求，如建筑采暖通風用的通風機就要突出噪聲和尺寸的要求，輸送顆粒的通風機就要突出耐磨的要求等。確定結構型式：根據(jù)給定的設計條件，計算比轉速 （6）依據(jù)比轉速的值初步確定通風機的類型及葉片的型式：ns<1.5 容積式通風機（如羅茨風機渦流風機）ns1.512(865) 前向葉片離心通風機ns3.616(2090) 后向葉片離心通風機ns1618 (90100) 雙吸或并聯(lián)離心通風機ns1836(100200) 軸流通風機2風機結構的設計 （The design of a centrifugal fan)如圖1所示，風機總體上分為三部分，進風口、葉輪、蝸殼，下面就三部分分別進行論述。2.

17、1進風口設計(The design of a inlet)進風口的設計要求為保證氣體能均勻流入葉輪進口截面，這樣就能使后續(xù)流動的損失降低到最小【4】，并能降低風機噪聲。關于這方面設計研究已很成熟，其最佳結構如圖1所示錐弧型，具體的結構尺寸確定要在葉輪設計完成后進行。2.2葉輪設計(The design of a impeller)葉輪是風機的關鍵部件，風機設計的核心也就是葉輪的設計，長期以來也進行了大量的理論和實驗研究，提出了多種方法【5】【6】【7】【8】?，F(xiàn)在一般的工程設計方法通常運用于方案確定或初始參數(shù)的確定，真正采用的是優(yōu)化設計方法【9】【10】【11】。在優(yōu)化方法中，普遍采用的是損失

18、最小優(yōu)化法，其原理為：首先建立葉輪內(nèi)各種損失qi與各部件幾何形狀xj的關系，即建立 （7）則通風機的總損失為 （8）在滿足風機運行所需壓力和流量的前提下，設計出使總損失最小的幾何參數(shù)。各種損失的具體計算公式為：（1） 壁面摩擦損失 （9）其中為摩擦系數(shù)，為流動路徑長度，為水力直徑，為平均速度。（2） 葉片負載損失（10）其中DF為擴壓因子，且。（3） 葉片尾流混摻損失 （11）（4） 泄漏損失 （12）其中為泄漏流量的百分比，氣體在葉片流道內(nèi)的損失。上面所述的損失最小優(yōu)化法在實際運用中明顯存在如下缺陷：（1） 上述的損失在風機結構具體設計出來前式無法精確計算的，因此靠它們進行優(yōu)化設計并不一定合

19、適。（2） 上述優(yōu)化方法中僅僅涉及總體尺寸的優(yōu)化，而并未考慮葉輪通道形狀、前盤形狀和葉片形狀的影響，而流動損失很顯然與這些形狀有很大關系，因此是不完善的。針對這些不足，建立能克服這些缺陷的優(yōu)化方法就很有必要，即根據(jù)通風機的結構及其流動特點建立減少流動損失或提高性能指標的目標函數(shù)，通過對總體結構參數(shù)和形狀參數(shù)的優(yōu)化選擇，使目標函數(shù)成立。這種優(yōu)化是在不斷迭代過程中完成優(yōu)化的，因此可稱為優(yōu)化準則法。根據(jù)通風機的結構及其流動特點，可將優(yōu)化準則分為四個方面：（1） 總體尺寸的優(yōu)化準則（2） 子午面優(yōu)化準則（3） 回轉面優(yōu)化準則（4） 出口優(yōu)化準則下面進行詳細的描述。2.2.1總體尺寸的優(yōu)化準則(The

20、optimal rulers of general parameters)(1) b1/d1的優(yōu)化準則 （13）其中，其范圍一般為0.60.85，d0為輪轂直徑。(2) 前盤處進口速度最小暨平均進口速度最小準則 （14） （15）其中，為泄漏系數(shù)，K1為堵塞系數(shù)，為葉片厚度。(3) 葉片通道的當量擴張角準則 （16）其中6.5º<<8º12º，l為通道中心線長。(4) 滿足所需壓力的目標函數(shù) （17）其中為內(nèi)效率，。(5) b2/d2 最小化準則此準則來源于風機擁有最大喘振余度和合理子午面形狀的要求。2.2.2子午面優(yōu)化準則(The optimal r

21、ulers of meridian plan)此優(yōu)化準則來源于減少子午面內(nèi)二次流和良好子午面通道形狀的要求，具體體現(xiàn)為前盤表面法向壓力梯度最小化，則有 （18）經(jīng)過變換得 （19）其中為流動的絕對平均速度，為子午流線與軸線的夾角，Rm為前盤的曲率半徑，在初次成型時可用下式： （20）其中2.2.3回轉面優(yōu)化準則(The optimal rulers of rotatory plan)在回轉面設計時，為了減少流動損失，必須控制葉片邊界層的增長和吸力邊的流動分離，減少分層效應和回轉面上的二次流。而這些與葉片載荷和速度分布有關，因此建立先建立葉片載荷目標函數(shù)然后分別建立相應的優(yōu)化準則。(1) 葉片載

22、荷分布目標函數(shù) （21）其中為葉片載荷，它與速度分布又有密切關系，且 （22）上式中的wav為平均速度，ws為吸力面速度。由此式可以看出，只要確定了ws和wav就決定了。(2) 控制邊界層增長的優(yōu)化準則wav和ws分布的優(yōu)化準則若wav和ws的速度分別滿足如圖3、圖4的分布，則能有效控制葉片邊界層的增長【3】。wav的分布滿足：在X0=0.30.4時，滿足Y0=040.7。其中，。ws的分布滿足：在初始斷wswavW1avW1avsrr2r1 圖3 Wav 的分布 圖4 ws的分布(3) 控制吸力邊邊界層分離的優(yōu)化準則根據(jù)實際分析結果得到：吸力邊邊界層分離點應在葉片弧長的85以后。至于分離點的

23、計算可參照有關的計算方法。(4) 控制分層效應的優(yōu)化準則對前向葉輪：對徑向葉輪：對后向葉輪：其中的，wp為壓力面速度。(5) 控制回轉面二次流的優(yōu)化準則 （23）2.2.4 葉輪出口速度優(yōu)化準則(The optimal rule of outlet velocity distribution in impeller)此準則實際是用于風機設計完成后進行流場計算時的判斷標準。它要求葉輪出口速度盡量平坦、飽滿。2.3蝸殼的設計(The design of scroll)對于離心通風機而言，蝸殼設計主要涉及兩個參數(shù)：蝸殼寬度和型線。蝸殼寬度可采用如下公式初步確定： （24）而蝸殼型線則可由三種方法確定

24、。（1）等環(huán)量法 （25）其中為型線在角位置處的半徑。（2）平均速度法 （26）其中A為蝸殼張開度，。（3）考慮粘性的蝸殼設計前面兩種蝸殼設計方法簡單明了，但由于未考慮蝸殼中的壁面摩擦、曲率和葉輪出口速度分布對蝸殼流動的影響，這樣會對蝸殼的性能產(chǎn)生不利影響，因此采用更合理的設計方法就很有必要?？紤]這些因素影響后其設計方法為：若蝸殼內(nèi)切向流動速度為 （27）則有 （28） （29）其中下標n為計算截面序號，下標0表示參考位置處的值，一般為蝸舌處的值。其余有關參數(shù)的計算公式為： （30） （31） （32） （33）上式中的為壁面摩擦系數(shù)，L為流動路徑長度，Ks為表面粗糙度；l為濕周，；。根據(jù)以上

25、公式就可求得對應的和即。利用上述三種方法對蝸殼設計后，還需對蝸殼設計結果的優(yōu)劣進行判斷，判斷的依據(jù)為蝸殼出口動壓和通風機壓力的比值，即 （34）其中的為蝸殼出口動壓，且 （35）下標ex表示蝸殼出口參數(shù)，。若蝸殼出口動壓和通風機壓力的比值不滿足要求，就調(diào)整蝸殼寬度B以便達到優(yōu)化設計的目的。5 離心式流體機械內(nèi)部流動的計算.基本流動特點三維非定?？蓧嚎s流動，流動非常復雜，由于存在旋轉和曲率，存在哥氏力和離心力，使得流動更為復雜。存在射流尾流結構、二次流、渦、分離流、旋轉失速（堵塞）、喘振等復雜流動現(xiàn)象。射流尾流結構二次流渦分離流動.流動計算分析涉及的問題一、簡化及假設不可壓縮簡化低壓、低速問題相

26、對定常簡化建立旋轉坐標系絕熱流動簡化能量方程略去不同的流體機械其簡化結果不一樣二、控制方程及邊界條件方程旋轉坐標系中的方程哥氏力離心力直接求解不可行，通常采用方法，這樣就涉及湍流模型問題雷諾應力項的處理邊界條件:固壁速度為零，但在旋轉坐標系中則為相對速度；進出口：速度，壓力，自由出口，初始湍流度三、湍流模型標準模型：各向同性的缺點，在流體機械中無法滿足RNG 模型：考慮了平均流動中的旋轉以及漩流流動。我們目前主要采用這種方法，計算量小，易收斂，但該模型適用于充分發(fā)展的湍流，對壁面附近應進行修正，通常采用標準壁面函數(shù)。Realizable 模型：引入了與旋轉和曲率的相關修正，但無旋轉坐標系下的正

27、確修正模型：直接構建表示雷諾應力的輸運方程，適應面很廣。大渦模擬（LES）：是介于直接數(shù)值模擬與之間的一種湍流數(shù)值模擬方法，對非定常問題值得應用。四、計算網(wǎng)格網(wǎng)格類型：復雜邊界，采用非結構化網(wǎng)格網(wǎng)格數(shù)量五、方程離散有限差分法有限體積法：有限體積法導出的離散方程可以保證具有守恒特性，能夠方便地應用到具有復雜邊界條件的流體運動，而且離散方程系數(shù)的物理意義明確，計算效率高，并且從我們的經(jīng)驗來說，綜合考慮計算量及精度等因素，這種離散方法較為合適。有限元法六、離散格式擴散項中心差分格式對流項一階迎風格式七、算法及其派生算法八、計算及其結果分析速度及壓力分布流動特征分析：射流尾流結構強弱分析；渦的大小及數(shù)

28、量分析；分離流動存在與否分析；間隙流動分析等等變結構參數(shù)下流動變化規(guī)律分析九、基于流場計算的性能分析一般的流動計算只需分析速度、壓力、渦量等分析，但對于流體機械來說是否能夠從所得的流場數(shù)據(jù)中得到工程所需的性能參數(shù)（壓力、氣動效率）隨流量的變化呢，在這方面我們做了大量的探索性工作，并得到了一些流體機械的性能預測方法，與標準試驗結果很吻合。有了性能預測的方法，就可以很方便地與設計結合形成現(xiàn)代優(yōu)化設計系統(tǒng)“反正反”設計計算系統(tǒng)參見如下的系統(tǒng)框圖6 流體機械的發(fā)展方向.新型流體機械的研究一、 環(huán)保型流體機械環(huán)保型水輪機水電站大壩和蓄水水庫的建設和水輪機組的運行對河流生態(tài)、水生生命都有一定的影響，具體體

29、現(xiàn)在：打破河流食物鏈的平衡；部分河段富營養(yǎng)化；魚類無法通過水輪機或通過水輪機時遭到傷害；原油泄漏造成一定污染等等。因此開發(fā)新型環(huán)保的水輪機（美國稱為環(huán)境友善型水輪機）是歷史賦予的使命，研發(fā)的目的是滿足改善河道水質(zhì)和魚類生存的要求，主要希望水輪機對魚類的傷害最小。二、可再生能源流體機械除了水能外，還有風能、太陽能、地熱能、海洋能、潮汐能和生物質(zhì)能等，其中的流體機械有：風力機風力機利用不規(guī)則變化的空氣流動能量，使其轉化為有規(guī)則運動的機械旋轉能量，包括風輪和風車。槳葉式風輪是常見的一種，一般有13個槳葉。由于風能密度低，風向和風速不停變化，使風力發(fā)電在技術上有一些特殊的問題，一般采用調(diào)速、調(diào)向和剎車

30、等控制裝置。海洋能：海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能和海洋溫差發(fā)電，這方面的流體機械有待于進一步展開。二、 微型流體機械微電子機械系統(tǒng)隨著納米技術的發(fā)展，微電子機械系統(tǒng)得到了迅猛發(fā)展，這項技術將對未來世界產(chǎn)生巨大影響。微電子機械（MEMS）是指特征尺寸小于1mm大于1m的機械，它包含機械和電氣元件，用集成電路加工制造而成，它在工業(yè)和醫(yī)療等領域有著廣泛的應用前景。微型導管、微型泵、微型渦輪和微型閥是微型流體機械的典型例子。微型導管用在紅外線探測器、二極管發(fā)光、微型氣體色譜儀等裝置中；微型泵用在噴墨打印、環(huán)境測試和電子冷卻等裝置中，在微量藥量的傳輸和控制、納米化學藥品的制造等醫(yī)療技術方面有著潛在的應用前景。三、 仿生流體機械仿生流體機械是一個很有發(fā)展前途的研究方向。昆蟲或鳥類飛行、魚類暢游充分利用氣水能量、節(jié)能省力風機、水泵的葉片為可變形的。四、 高能量密度的流體機械研究航空航天和航海事業(yè)的進一步需要高能量密度的流體機械，節(jié)省空間。如低噪聲潛艇和水陸兩用坦克采用高速對旋軸流泵，射流風機采用對旋軸流風機。.流體機械設計理論研究一、 當前流體機械的流動設計流體機械的流動設計內(nèi)容包含兩部分：過流通道的幾何參數(shù)的選擇和葉片幾何形狀的設計。流動設計十幾年前還是基于大量試驗數(shù)據(jù)的經(jīng)驗設計方法，隨著計算機