转轮是水力机械的主要部件，具有弯曲的叶片，叶片之间为水流的通道。水泵的转轮由电动机带动。水流流过转轮时，叶片把机械能量传给它们，在水轮机中，则是水流对叶片做功，推动转轮转动。以泵为例说明水流在转轮中的流动情况，见图（a）若在地球上建立定坐标系，动坐标系设在转轮上。水流从转轮中心流入，从外缘流出。因此水流相对于转轮的流动就是相对运动，用表示其速度。叶片之间某处水流质点所具有的相对速度可以认为与该处叶片表面相切。水流质点与转轮一起所做等速旋转运动为牵连运动，它在圆周切线方向的速度就是牵连速度，用表示。水流质点相对于地球的运动就是绝对运动，其速度为绝对速度，用表示。根据速度合成定理有：

水力机械转轮中的水流运动

图（a）上分别绘出转轮进口处的点1和出口处的点2的各速度分量。由矢量求和的作图方法可得到由…₁、、组成的转轮进口速度三角形和由、、组成的转轮出口速度三角形，如图b所示。对于叶片通道中任一点都可做出这样一个速度三角形。对于水轮机，情况正相反。水流从转轮外缘以绝对速度流入，它可分介为牵连速度和相对速度。水流从转轮中心处流出，此处相对速度为。牵连速度为，合成绝对速度。无论是水泵还是水轮机，只有在假设叶片是无限薄，数目是无限多时，才可能认为相对速度的方向是该处叶片表面的切线方向。若叶片数目是有限的，叶片之间流道内就会出现旋涡和速度分布的不均匀，运动情况与上述将有所不同，就要对由理论得出的公式加以修止。大量试验表明：转轮中相对运动随时间变化不大，可以近似地认为是恒定流动。大量试验还表明：在流动不脱体的情况下，水流的粘性影响主要表现在紧挨固体边壁的一层很薄的水层——边界层里，在边界层以外，可忽略粘性影响，作为理想流体的流动处理。只在进行转轮中水力损失的计算和研究时，才应用边界层理论考虑粘性的影响。由于对水流做了理想流体的基本假设，在进行转轮的水力计算时，就可应用反映理想流体运动规律的欧拉运动微分方程。

（张兆棋）

水流在转轮中的流动