基本介紹
簡介,歷史,葉片設計,套用,發電,海洋,增壓器,航空航天,
簡介
在機械工程領域中，渦輪機構是一門學科，主要探討將存在於流體或是轉動機件之能量的轉換機械裝置。換句話說，任何機械裝置，只要可以擷取流體之動能、位能或內能變成機械能，或是將機械能轉換成流體之動能、位能或內能的裝置，就是渦輪機構。渦輪機構包含渦輪機及壓縮機，在渦輪機中，流體對機械作功；而壓縮機則是機械對流體做功。對於可壓縮流體，這兩種機械裝置都建立於兩個基礎原理之上，其為牛頓第二定律和歐拉能量方程。同時也是熱力學及流體力學的套用。
歷史
最早的葉輪機械出現在工業革命之前，人類很早就會利用風能和水能來為生產和生活提供便利，比如：風車和水車。最早的水泵，利用大氣壓原理進行抽水，通過不斷旋轉螺旋式的活塞，來抬高泵體內的水位。進入工業革命後，配備動力裝置的風機和水泵開始廣泛套用於工業和日產生活領域。現在各種葉輪機械的能耗是十分巨大的，中國大陸每年的發電總量有45%左右消耗在了葉輪機械上。所以開發高效率的葉輪機械產品，對於節約能源，保護資源具有非常重大的意義。
葉片設計
無論是渦輪機還是壓縮機，離心式或是軸式，渦輪葉片設計將是一大重點。無論葉片翼型的選擇，進氣(液)角、排氣(液)角，葉片的數目都會影響該機械之性能及熱效率。為避免共振，工程師大都會把葉片的數目設定在素數。
套用
發電
水電- 水電渦輪機械利用儲存在水中的潛在能量流過開放的葉輪來轉動發電機，從而產生電力
蒸汽輪機- 發電中使用的蒸汽輪機有許多不同的變化形式。總體原則是高壓蒸汽被壓在連線到軸上的葉片上，這將轉動發電機。當蒸汽穿過渦輪機時，它穿過較小的葉片，使軸旋轉得更快，從而產生更多電力。
燃氣輪機- 燃氣輪機的工作方式與蒸汽輪機非常相似。空氣被迫通過一系列轉動軸的葉片。然後燃料與空氣混合併引起燃燒反應，增加功率。這會導致軸旋轉得更快，從而產生更多的電力。
風車- 也稱為風力渦輪機，風車因其有效利用風力發電的能力而越來越受歡迎。雖然它們有多種形狀和大小，但最常見的是大三片式。葉片的工作原理與飛機機翼相同。當風越過葉片時，它會產生一個低壓和高壓區域，使葉片移動，旋轉軸並產生電力。它最像一台蒸汽輪機，但是可以提供無限的風力。
海洋
蒸汽輪機- 海洋套用中的蒸汽輪機與發電中的蒸汽輪機非常相似。它們之間的少數差異是尺寸和功率輸出。船上的蒸汽渦輪機要小得多，因為它們不需要為整個城鎮供電。它們不是很常見，因為它們的初始成本高，燃料消耗量高，而且配備昂貴的機器。
燃氣輪機- 由於其尺寸更小，效率更高以及燃燒清潔燃料的能力，海上套用中的燃氣輪機越來越受歡迎。它們像燃氣輪機一樣運行發電，但也小得多，需要更多的推進裝置。它們在海軍艦艇中最受歡迎，因為它們可以在幾分鐘內完全停止動力（Kayadelen，2013），並且對於給定的動力量來說它們要小得多。空氣通過渦輪增壓器和發動機
水射流-基本上水射流驅動就像飛機渦輪噴氣發動機，不同之處在於工作液是水而不是空氣。水射流最適合於快速血管，因此經常被軍方使用。與其他形式的船舶推進裝置相比，噴水推進裝置具有許多優點，如尾驅動裝置，舷外發動機，軸式螺旋槳和表面驅動裝置。
增壓器
渦輪增壓器- 渦輪增壓器是最受歡迎的渦輪增壓器之一。它們主要用於通過增加更多空氣來為發動機增加動力。它結合了兩種形式的渦輪機械。發動機排出的廢氣像一台渦輪機一樣旋轉著一個葉輪。然後那個輪子旋轉另一個葉輪，吸入並壓縮外部空氣進入發動機。
增壓器- 增壓器也用於增強發動機功率，但只能處理壓縮原理。他們使用來自發動機的機械動力來旋轉螺釘或靜脈，某種方式吸入並壓縮空氣進入發動機。
航空航天
燃氣輪機- 航空燃氣輪機或更常見的噴氣發動機是最普通的燃氣輪機。它們最像發電渦輪機，因為飛機上使用的電力來自渦輪機，同時也提供推進力。這些渦輪機是工業渦輪機中最小的，並且通常是最先進的。
