下面第五章涡轮泵设计（上半）的笔记部分：
第五章笔记1第五章笔记2

以下为相关复习思考题：

5-1 涡轮泵的配置有哪些方案？应用最广的方案是哪一种？

涡轮泵在发动机中的总体结构布局应能保证推进剂由贮箱至泵、由泵至发动机推力室以及推进剂至燃气发生器、再至涡轮的流动过程具有最佳的流体动力特性。根据涡轮泵装置中转子数目的不同，涡轮泵的总体结构形式可选单转子方案和多转子方案。
单转子的涡轮泵装置又分为涡轮居中和涡轮偏置(涡轮相对于泵为悬臂的)两种形式，如图 5.11 (а)〜 (с)所示。在单转子方案中加入齿轮系统进行变速，就形成了多转子方案，如图5. 11(d)所示。单转子方案应用最广。在单转子方案中，燃料泵、氧化剂泵和燃气涡轮同在一根轴上，结构简单，具有很高的可靠性。

5-2 离心叶轮的结构按进液方式分为几种？按自身的构造又分为几种？各种结构有何特点？叶轮与轴有哪些连接方式？

按进液方式的不同，离心叶轮分为单面进液叶轮和双面进液叶轮，二者的子午截面如图 5. 19所示，其中图（a）为单面进液的离心叶轮，图（b）为双面进液的离心叶轮。单面进液的 离心叶轮应用最广。
对于大流量的涡轮泵，为了改善离心泵的抗汽蚀性能，提高所允许的最大转速，可采用双面进液的离心式叶轮。尤其对于流量大的氧化剂泵，叶轮入口处的流量减小1/2,转速就可因此提高为原转速的或根号二倍。
离心叶轮按自身的构造可分为闭式、半开式和开式三种，如图5.20所示。

闭式叶轮具有全闭的流道，由前盖板、后盖板与叶片围成，一般前、后盖板与叶片通过铸造或钎焊组成为一个整体。但由于质量大，强度不高，流道壁面光洁 度和精确度也不高，使得叶轮的水力效率下降，所以这种整体铸造的叶轮一般用于大直径和低转速的涡轮泵中。
半开式叶轮的流道是三面封闭的，无前盖板，叶片与后盖板为一体。其结构较简单，可进行机械加工，使流道有较高的光洁度和精确度，甚至可以锻造加工，以提高叶轮的强度。但因没有前盖板，所以有较大的容积损失。
开式叶轮的流道由叶片组成，无前、后盖板。这种叶轮简单，便于机械加工，但泵的容积损失很大，泵的容积效率下降。开式叶轮要用高强度钢制造，以保证叶片的强度。
对于高转速的离心泵，当所对应的单位角速度的体积流量满足q/w>5X10-5 m3 （w 为 转子的角速度）时，选用闭式叶轮；当该值较小时，最好采用半开式或开式叶轮。开式叶轮虽然制造简单，但为了保证效率，叶片与壳体间的轴向间隙很小，泵的装配精度要求很高。
为了将轴的扭矩传递给叶轮，可采用矩形花键连接。这种连接形式能传递很大的扭矩，而且加工较简单，径向尺寸也不大，定位精度较高，但齿槽中容易产生应力集中。渐开线花键传递扭矩平稳，有更高的定心精度，但加工复杂。当传递扭矩不大时，也可用平键，一般用两个平键。在小功率的涡轮泵中，常采用螺纹连接方式，螺纹方向应与叶轮旋转方向相反。

5-3 泵壳体包括入口装置和出口装置，泵的入口装置有哪几种形式？泵的出口装置有哪几种形式？

泵的入口装置将液体以一定的速度和方向均匀地引入泵叶轮，具有最小的水力损失。泵的出口装置对流出泵叶轮的液体进行收集，并将液体的动能转变为液体的势能。
泵的入口装置有轴向式、环形式、径向式（弯曲式）以及螺旋（或半螺旋）式

泵的出口装置包括无叶片环形扩压器、环列叶片环形扩压器、蜗壳形集液器和锥形扩压器，这四种扩压器依次在图5.22中示出。无叶片环形扩压器由叶轮与壳体的装配间隙形成,常用的出口装置形式为蜗壳形集液器和锥形扩压器的组合形式。环列叶片环形扩压器能提高泵壳的强度，但结构复杂，加工安装困难。
蜗壳形集液器径向截面的形状有矩形、梯形、椭圆形和圆形，如图5. 23所示。锥形扩压器与输送管路直接对接，其出口截面一般为圆形，而其人口截面的形状和尺寸与蜗壳形集液器的出口对应，二者之间截面是渐变的。

5-4 诱导轮的结构有何特点？

诱导轮的叶片是按螺旋表面造型的，所以其叶轮也被称为螺旋叶轮，其叶片被称为螺纹头。诱导轮一般有2〜3 个叶片，这是因为再多的叶片易使进口处产生堵塞，而一个叶片又使出口处的流速不均匀，对离心泵叶轮不利。诱导轮的螺距可以是固定的，也可以是变化的，图 5.17所示为等螺距诱导轮，图 5. 24所示为变螺距诱导轮。

5-5 冲击式涡轮的设计内容有哪些？反力式涡轮的设计内容有哪些？试对比两者的相同点与不同点。（笔者未能解决）

航天反力式涡轮设计的着重点是在满足所要求的功率和涡轮尺寸尽量小的前提下，尽量减小损失，提高效率。闭式循环系统的涡轮常设计成反力式的。反力式涡轮的功率、角速度和工质的物理常数的给定与冲击式涡轮的相同。涡轮出口压力由燃烧室压力决定。涡轮进口压力和出口压力决定涡轮的（膨胀）压比台和绝热功。
由于反力式涡轮工作叶轮的圆周速度沿叶高随半径变化而变化，因而叶栅进口和出口速度三角形、气动参数、反力度、比功和叶栅参数都沿着叶高而变化。
笔者本人对于这两种涡轮在于原理上的区别还未能理解，所以暂时搁置待后续补充。

5-6 涡轮工作叶片与轮盘有哪几种连接方式？涡轮盘与轴有哪些连接方式？试以简图表示并指出其优缺点。


最左边的是轮盘叶片一体的示意图。叶片与轮盘的连接用焊接法最简单，如 图 5. 36(a)所示。焊接应从两侧逐渐交替进行。 这种结构再加工量少，连接部分的尺寸最小，且质量小，热传导好。
在插入式连接中，最简单的插入连接是T 字形插入连接，如图5. 36(b)所示。这种结构连 接部分的尺寸较大，且承载面积较小,使连接部分做得很厚，从而增大了涡轮盘质量。
图 5. 36©示出的枞树形插入连接可增大承受载荷的面积，连接部分的尺寸较小，质量较小,有很高的强度，装配和拆卸方便。但在结构和工艺上都较复杂。反力式涡轮较长的工作叶片采用枫树形样头与轮盘连接。
当涡轮转速高时，应避免在轮盘中心处开孔，以免加大中心处的应力。销钉及螺栓应放在远离旋转中心的位置处，以保证扭矩的传递。轴与轮盘可以采用相同或不同的材料。