流体機械
渦流ポンプ:渦流による昇圧を利用する。構造が簡単で、低比速度のターボ形ポンプに相当する性能が要求される場合、たとえば家庭用井戸、自動販売機用飲料水、潤滑油等のポンプに使用される。再生ポンプ、カスケードポンプ、摩擦ポンプ、ウェスコポンプとも呼ばれる。
粘性ポンプ:摩擦力を利用する。
ジェットポンプ:ポンプ本体には機械的駆動部がなく、別の駆動用ポンプから送られた噴流の引き込み作用を利用する。低揚程、少吐出量で、腐食性液、深井戸用、固液二相流用のポンプとして使用される。噴流ポンプ、空気イジェクタとも呼ばれる。
気泡ポンプ:液中に挿入した管端部分より圧縮空気を非連続的に噴出させて、気泡の浮力を利用し気液二相流として揚水管内を上昇させて揚液する。ポンプ本体には運動部分がなく構造が簡単であり、高温や微粒子を含んだ液でも揚液できる利点がある。温泉や、砂などを含む井戸用のポンプとして使用される。
水撃ポンプ:水撃作用を利用する。動力が得られない高山などで用いられる。
今日我々が目にする様々な機械は、産業革命以降に発展を遂げてきたものであり、例えば、鉱山の通気を目的として送風機が開発されたのは19世紀に入ってからである。
流体継手やトルクコンバーターなどターボ型流体伝動装置は、1905年にドイツのヘルマン・フェッティンガー(Hermann Föttinger)によって発明された。
過給機はその概念が1885年のゴットリープ・ダイムラーの特許にあらわれている。機械駆動式過給方式は1920年代にレーシングカー、市販のスポーツカーにおいて実用化された。排気タービン式過給方式は1905年にスイスのAlfred Büchiが特許を取得したが、耐熱性に優れた加工性の良い材料の登場を待たねばならなかったため実用化は遅れ、第一次世界大戦で開発が促進された航空用エンジンの分野でさえ、1917年にターボ過給のルノーエンジンを搭載した試験飛行が登場した程度である。本格的なターボ過給を実現したのは1938年のボーイングB-17搭載のエンジンであり、その後、航空機、建設機械、舶用、工業用、機関車用、一般乗用車エンジンへと普及した。
流体機械の性能には機械の寸法、形状はもちろんのこと、作動流体の密度、粘度、圧縮性や、羽根車の回転数など運転条件によっても変化し、そこには多数の物理量が影響している。そのため解析をそのまま行うことは困難である。そこでパラメータを減らすために、流体力学の他の分野でも行われるように、相似則や次元解析といった手法を用いる。
ターボ型の場合、羽根車の直径D [m]、回転数n [s]、作動流体の密度ρ[kg/m]を基準値として用い他の物理量を無次元化(正規化)する。
流量Q [m/s]は羽根車直径D の3乗と回転数n に比例するので、これらで無次元化し流量係数 φ = Q D 3 n {\displaystyle \phi ={\frac {Q}{D^{3}n}}} として考える。
圧力p [Pa]は流体密度ρ[kg/m]と羽根車直径D [m]の2乗と回転数n [s]の2乗に比例するので、圧力係数 ψ = p ρ D 2 n 2 {\displaystyle \psi ={\frac {p}{\rho D^{2}n^{2}}}} とする。