Bánh công tác (BCT) là bộ phận quan trọng nhất của tua bin h−ớng trục, thực hiện chức năng biến đổi năng l−ợng của dòng chất lỏng thành cơ năng và điện năng. BCT có ảnh h−ởng quyết định tới hiệu suất và chất l−ợng của máy. Vì vậy thiết kế BCT là 1 khâu rất quan trọng cần phải đ−ợc thực hiện một cách chuẩn xác, khoa học.
các mặt trụ có trục trùng với trục tua bin. Cánh trên mặt trụ đ−ợc tính theo các ph−ơng pháp sau:
- Ph−ơng pháp phân bố xoáy để thiết kế các profile mỏng vô cùng và có độ cong nhỏ.
- Ph−ơng pháp phân bố xoáy, các nguồn đẩy và hút còn gọi là ph−ơng pháp điểm kỳ dị, dùng để thiết kế các profile có chiều dày hữu hạn.
- Ph−ơng pháp lực nâng: là ph−ơng pháp lựa chọn các profile từ atlat các profile thủy động đảm bảo giá trị lực nâng theo yêu cầu đối với dãy cánh trong điều kiện đã cho. Ph−ơng pháp này ngày nay ít đ−ợc ứng dụng vì phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của ng−ời thiết kế khi lựa chọn các hệ số trong tính toán.
- Ph−ơng pháp biến hình bảo giác bằng ánh xạ dòng trong dãy cánh lên mặt phẳng phụ trợ nhờ các hàm ánh xạ đặc biệt rồi tiến hành các tính toán về lực nâng, mô men, phân bố vận tốc.
Trong thực tế thiết kế chế tạo tua bin h−ớng trục, ng−ời ta th−ờng sử dụng hai ph−ơng pháp: Ph−ơng pháp phân bố xoáy và ph−ơng pháp các điểm kỳ dị.
Nội dung cơ bản của ph−ơng pháp phân bố xoáy là thay thế tác động của các profile lên dòng chất lỏng bởi các xoáy phân bố dọc theo đ−ờng nhân profile theo một quy luật xác định. Lần đầu các xoáy đ−ợc phân bố dọc theo dây cung profile. Kết quả tính toán ta nhận đ−ợc hình dạng đ−ờng nhân profile. Trong lần tính gần đúng tiếp theo các xoáy đ−ợc phân bố theo đ−ờng nhân profile vừa mới nhận đ−ợc trong các lần tính tr−ớc. Profile có chiều dày hữu hạn sẽ nhận đ−ợc bằng ph−ơng pháp dựng hình dựa theo quy luật phân bố độ dày của profile mẫu đối xứng trên cơ sở chiều dày cực đại chọn tr−ớc của profile thiết kế.
Ph−ơng pháp các điểm kì dị có nội dung t−ơng tự nh− ph−ơng pháp phân bố xoáy. Trong ph−ơng pháp này tác động của profile lên dòng chất lỏng thay thế bởi các xoáy, các nguồn đẩy và hút phân bố trên đ−ờng nhân profile. Đ−ờng dòng tổng cộng khép kín của chuyển động t−ơng đối chính là chu tuyến của propil có chiều, dãy hữu hạn. Việc tính toán thiết kế cánh tua bin h−ớng trục bằng ph−ơng pháp các điểm kì dị đòi hỏi một khối l−ợng tính toán rất lớn cần nhiều thời gian và công sức. Với sự phát triển của kĩ thuật tính toán trên máy tính, ph−ơng pháp này ngày càng đ−ợc ứng dụng rộng rãi.
Ph−ơng pháp phân bố xoáy đòi hỏi khối l−ợng tính toán ít hơn so với ph−ơng pháp các điểm kì dị thuận tiện cho việc tính toán bằng máy tính tay và lập trình trên máy vi tính. Nếu biết chọn đúng các thông số tính toán, các hệ số ảnh h−ởng của l−ới cánh có chiều dày hữu hạn, ph−ơng pháp này cũng sẽ cho các profile cánh phù hợp tạo nên các bánh xe công tác có chất l−ợng cao.
Vì vậy trong phạm vi luận văn sẽ chỉ đi sâu nghiên cứu và thiết kế cánh tua bin h−ớng trục theo ph−ơng pháp phân bố xoáy.