Hydrauliska Strömningsmaskiner

För det verkliga fallet med ett begränsat antal skovlar (vanligen 2–12) uppkommer däremot en
relativ virvelrörelse i utrymmet mellan två konsekutiva blad. Rotationsriktningen hos denna
virvel är motsatt den som gäller för pumphjulet, figur 6.4.3. Den relativa virvelrörelsen ger
som resultat att relativa hastigheten varierar längs det periferiella avståndet (bågen) mellan
intilliggande skovelblad. Denna effekt kallas slip.
Slipeffekten medför att pumpen får sämre prestanda. I Eulers ekvation skall vätskans verkliga
utloppshastighet utnyttjas varför såväl den avgivna pumpeffekten som axeleffekten sjunker.
Slipeffekten ger alltså sämre prestanda men primärt ingen speciell energiförlust vilket
påpekats i avsnitt 2.7.1.
Vid konstruktion av skovelhjul kompenserar man för slipeffekten med en korrektionsfaktor
k definierad
c
k = 2
c
6.4.2 Gränsskiktsströmning
En mycket viktig, men svårbemästrad, faktor vid konstruktion av strömningsmaskiner är friktionen
och de gränsskiktsströmningar denna ger upphov till.
Gränsskiktet kan betraktas som den zon δ som överbryggar hastighetsskillnader mellan två
punkter i den strömmande fluiden. Punkt 1 är då belägen på en fast begränsningsyta
(pumphusets eller pumphjulets ytor). Medan punkt 2 utgörs av en punkt i fluiden på ett visst
avstånd från punkt 1, så belägen att dess hastighet uppgår nära nog till friströmningshastigheten,
figur 6.4.4 och 6.4.5. Området δ (gränsskiktets tjocklek) karakteriseras således av att
den inre friktionen i fluiden medför en påverkan på hastighetsfördelningen [c(y)] och därmed
2
c ( y)
även på energifördelningen ρ
2 , allt räknat vinkelrätt mot begränsningsytan.
Figur 6.4.4 Figur 6.4.5
Gränsskikt vid stillastående yta Gränsskikt vid rörlig yta
Som exempel skall gränsskiktet intill en punkt på navskivan studeras. En vätskepartikel
mycket nära väggen kommer på grund av friktionen att i stort följa med pumphjulet. Den
utsätts härvid för en radiellt riktad tröghetskraft (centrifugalkraft) som är större än den
huvudströmmen utsätts för. (Huvudströmmens cu är lägre på grund av relativhastigheten w).
81
u∞
2u