探索自由天空二十二：流体力学（NS方程）

11、工程应用举例：涡流工程

（A）、旋转机械工程

流体力学应用的旋转机械工程是人类不可缺少的机械。一般在密闭性的贯通的涡旋空间中进行可控的涡流，产生流体与叶片间的（质量、能量、空间、位置）交换。流体在连续的旋转空间有序运动，克服了传统机械流体与不连续叶片进行交换，冲击力大、噪音、激波、功效低、浪费能源等缺陷。

有新型热力机：圆锥体内装制连续的三维涡旋叶片与流体进行热能-力-空间的交换。如新型发动机、汽轮机、核水置换器发动机；以及新型旋转机械如水下涡旋推进器、加油机、挤压机、风机、水泵、螺旋桨，……等。其连续的三维涡旋叶片都是从圆对数的涡流方程推导的，典型的机械如：

新型发动机：其主要特征分别有正向压缩涡流与反向作功涡流的两个尖头互对的圆锥体，中间设置一个圆球体称燃烧室，一根带有控制装置的主轴杆从中心贯穿链接。工作流程：进气-压缩-燃烧-做功-排气-汲气（制造真空低温环境），称发动机控制“六程序”。 由于制造了真空低温环境（PeVe/Te），实现控制真空激发反物质能，提高了燃烧室高温高压环境（PmVm/Tm）,拉大热循环的最高的与最低的热力差，热力物质能理论上从50%提高到100%的热效率，节省能源。燃烧后产生高温高压轴向气流进入反向涡流直接旋转作功，提高机械效率。

（B）、三维涡旋的力学状态：

三维涡旋有序涡流，有正向涡流态、反向涡流态、直线涡流态三种。

（1）、正向涡流：有序涡流是在外力（向心力、吸引力）强制下进行压缩旋转涡流。力学特征：中心力大，边界力小。正向三维涡旋是连续的长条形叶片，多周期地环绕主轴杆连接的，径向叶片与轴杆倾角度自大（90⁰）到小（0⁰），叶片的径向半径自大而小地变化制作。流体在叶片作用下，由旋转态向直线涡流态运动。

（2）、反向涡流：有序涡流是在外力（离心力、反引力）强制下进行扩张旋转湍流。力学特征：中心力小，边界力大。反向三维涡旋是连续的长条形叶片，多周期地环绕,径向叶片与轴杆倾角度自小（0⁰）到大（90⁰），叶片的径向半径自小而大地变化制作。其中：

（a）、环绕主轴杆（适应内燃机、汽车）由直线涡流态推动叶片旋转带动主轴杆运动作功。

（b）、环绕圆锥体内壁连接的，（适应航空发动机）超高温、超高压流体，部分流体直接直线涡流态冲压作功，另一部分由直线涡流态推动叶片旋转带动主轴杆运动作功。