噴射旋流式流體增益機的製作方法

2023-05-17 12:13:51

專利名稱：噴射旋流式流體增益機的製作方法
噴射旋流式流體增益機，是繼申請號89102197.3公開號CN1047906A發明名稱流體增益機之後繼續研究的新發展，新發明專利申請項目，本增益機的結構、構造較為簡單，其工作原理與前者亦不相同，本增益機與前申請，已公開的流體增益機都是前所未有的功率增益機。這兩種形式的流體增益機在特徵、特點及應用上都有較多的相似或相同的地方，必須指出這兩項發明專利的發明人，申請人都是俞樹聲本人，因此不存在抄襲別人的問題。至於以上的各方面，有相似或相同之處，在本說明書內不作重複。然而本增益機是具備這方面的特徵、特點及廣泛使用和推廣應用的前景和前途的。
噴射旋流式流體增益機的原理是以一對反方向，互有間距(對旋轉軸心而言)，有入射角的射流，噴射入本機的可以自由轉動的軸樞上，充有流體的，有小園角的方柱形容器的液面之內，容器是固定在軸樞上，是隨同軸樞一起轉動。在容器的器壁上亦裝有三組各為12葉園柱形葉片的阻尼，繞流葉輪。射流源是由容器內的流體吸取，經過在固定機架上的兩臺電動離心泵驅動，形成外循環的一對射流，連續的注射入容器內，而這一對有入射角的射流的本身是一對力偶射流，因而使容器內的流體成為三元、剪切紊流。這是有規律的旋轉渦流在方柱形容器內循環流動。
旋渦流體施加於四周器壁上的動壓力，是不規則的偏心動壓力，而四周壁上的壓力中心的合力組成兩組偏心壓力的力偶矩;使容器及軸樞作旋轉運動。通過傳動機構，將軸樞的轉矩輸出，以拖動增益輸出發電機，所產生的電力功率大於輸入本機電動泵的功率，從而得到功率的增益。
關於三元、剪切紊流，到目前為止在流體力學、紊流力學上，還沒有完整無缺的理論和數學分析方法能夠完整的表達各種複雜的三元、剪切紊流的現象。然而紊流的半經驗理論，是相當重要的，如普朗特(Prandtl L.)的動量傳遞理論;泰勒(Taylor G.L.)的渦旋傳遞理論;卡門(Von Karman Th.)的相似理論;及馬卡耶夫(Makkabeeb B.M.)的自振動理論等。雖然以上的半經驗理論都是解決二元流為前題。但是對於噴射旋流式流體增益機的容器內三元、剪切紊流的各種現象的解釋、理解和近似的分析，都能得到足夠的解釋，由於編幅有限，在本書中不直引用來作分析說明。
噴射旋流式流體增益機是用人工方法做成在方柱形容器內的流體成為三元、剪切紊流;這是有規率的旋轉渦流在容器內作連續的循環流動，從而吸取這旋渦流體的旋轉流動的角動量，以帶動容器及軸樞作同向的相對旋轉運動;並通過傳動機構以拖動增益輸出發電機;以吸取整體軸樞作等角加速旋轉運動的旋轉動能為前題。而不是著重研究分析旋轉渦流流體旋轉運動的純理論分析。所以本說明著重於說明這旋渦流體各種現象的物理概念和意義，而不是著重於這方面的數學分析，及不能完整的表達各種現象的數學表達式。
噴射旋流式流體增益機的工作原理及理論是建立在流體力學、紊流力學、水力學、物理學及工程力學的廣泛的基礎上，綜合利用各方面的技術細節。而在最重要的主題上，關於整體軸樞的功率的測定和計算，卻是運用工程力學中關於功與動能之原理，將整體軸樞看作剛體旋轉運動來處理，則軸樞作等角加速度旋轉運動的功率可以由下列公式來表達，這就簡捷而準確了。
ετ＝ 1/2 I(ω21-ω22)式中左邊ετ是軸樞的合力偶矩，e是軸樞的角位移，弧度式中右邊I是軸樞整體轉動貫量(包括容器中的流體)ω1是軸樞空負荷時的角速度弧度秒ω2是軸樞拖動增益機後，有負荷(有電力功率輸出)時的角速度，本說明書採用的量綱單位是M.K.S.制，即米、千克、秒制。式中θ角位移，ω1和ω2的角速度是可以在實際運轉運行中進行測定，軸樞的整體的轉動貫量，是可以計算或測定的，在實用上是很簡便的。
現按以下的幾個部份加以說明一、噴射旋流式流體增益機的結構及主要部件和零件本機的主體是一個整體的軸樞，有小圓角的方柱形容器，固定安裝在軸樞上，不受外力約束，可以繞立轉軸自由轉動。在轉軸上的上、下軸承及軸承座，而軸承座是固定的安裝在本流體增益機的機架上，(在附圖中都沒有繪出機架)機架是固定的，可以任意設計。電動離心泵及其吸入管道，噴射管道及管件是固定的安裝在及架上;其安裝的位置是固定的，不隨整體軸樞一起轉動。
附

圖1噴射旋流式流體增益機示意圖是全面的表示噴射旋流式流體增益機的主體及機械傳動部份和拖動增益輸出發電機的全部機構。
在附圖1中軸樞的主要結構是由1立轉軸、2上軸承及軸承座、3下園錐軸承及軸承座、4底盤傘齒輪，5小園角方柱形容器、6有12葉園柱形葉片的阻尼，繞流葉輪(園柱形葉片是固定安裝在容器的壁上，靠近轉軸附近是中空的)、7軸樞容器上蓋(蓋板的頂部是有較大的園孔)這幾個部件組成的整體軸樞，軸樞是由2、3的上、下軸承座固定安裝在本流體增益機的機架上(圖中沒有繪出機架)，使整體軸樞，包括立轉軸，可以自由轉動。
噴射流及射流源部份是由8電動離心泵(兩臺)、9離心泵吸入管道、10吸入管底閥、11離心泵噴流管、12噴流管噴嘴，這幾個零、部件組成。兩套電動離心泵及其管件是對稱的固定安裝在本機的機架上(圖中沒有繪出機架)是不隨軸樞轉動的。9吸入管及11噴流管是通過7容器上蓋板頂部的大圓孔伸入，插入方柱形容器內。其中吸入管及底閥是伸入液面之下，至在6上部12葉園柱形阻尼，繞流葉輪的下方。由於葉輪靠近軸心附近是中空的，而上蓋板的頂部的大園孔的尺寸是足夠大，因此容器轉動時，與固定的吸入管並不阻礙。而吸入管對容器內的旋轉渦流來說，只是起到無效益的阻尼管的作用，從而消耗了旋渦流體的微小部份的能量;而上蓋板的作用是防止旋渦流作循環流動時，有部份流體濺溢出容器之外。
11噴流管的末端及12噴流管噴嘴與容器內靜止時的液面，離開一些距離，並有入射角θ，這股噴射射流注射入容器的液面內。由這幾個部份組成的裝置，人為的創造了以一對反方向、有間距，有入射角的射流，噴射入軸樞上的方柱形容器內。這一對射流的本身是一對力偶射流，注射入容器內的流體之中;其作用和結果，必然的是使容器內的流體成為三元、剪切紊流，這是有規律的，同方向旋轉渦流，在容器內循環流動，而創造了必要的條件和前題。
必須指出，噴射注入的這一對力偶射流，在單位時間內射流注入的流量，及單位時間內這流量的射流本身的動量，是與容器內的整體流體作連續循環流動的旋渦流作旋轉運動的全流體的角動量是不相同的，是後者大於前者，其差距是很大的。
軸樞作旋轉運動時，4底盤傘齒輪，是主動輪，13小傘齒輪，是從動輪，是聯接在14增速變速箱的一個軸端，15聯軸器，是連接變速箱的另一軸端，是與16增益輸出發電機相連接，當本增益機運行時，整體軸樞的部件4底盤傘齒輪，通過這一套傳動機構，以拖動16增益輸出發電機運行發電，從而得到功率的增益。
二、噴射流與容器內的旋轉渦流及容器內的阻尼葉輪的關係和作用，及旋轉渦流能量的傳遞。
噴射流以每秒的流量q，射流速度μ，則射流的動量為γqμ.(γ是流體的比重)。注射入容器的液面內。注入點的軌跡，因容器是可以轉動的，是以Z軸為園心，半徑為r的園周，對稱的以園周的切線方向注射入液面內。
容器內流體的容量及其在旋轉流動時的流量都是Q，這是兩臺泵每秒噴射流量q的n倍，即Q＝nq，而n的數值是任意數，可以是很大的，由於射流源是由容器內的流體吸取，經電動離心泵驅動，以外循環的形式，連續噴射注入，所以容器內流體的容量及作循環的旋轉渦流流動時，整體的流量都是相同，不變。旋轉渦流以平均角速度ωf在容器內旋轉，連續循環流動。由於三元、剪切紊流，旋轉渦流是有胍動性的，所以這旋轉渦流只能以平均角速度ωf表達。
在射流注入點的軌跡的園周上，旋轉渦流在這一平面的線速度Vxy＝ωfγ。無論在液面以下的XY參改平面上，旋渦流的線速度Vxy＝ωfγ都是小於注入射流的速度μ的水平分量μxy＝μcosθ，即ωfγ＜μcosθ，而其比值是在一定範圍之內，即m′·ωfγ＝μcosθ，又可以轉換為mωfγ＝μ，而m＝ (m)/(cosθ) 而m與n相比是相差很大的數值，m＜n，令n’m＝n，即n』n m.
在射流注入的t秒後，這旋渦流成為連續循環的旋轉渦流後，其角動量是Ioωf.I0是方柱形流體的轉動貫量I0＝ 1/12 M(2a2)(式中a是正方形的邊長)，M＝γQ＝γnq;而每秒注入流的動量是rgμ，兩者相比
(在本機中注入射流的軌跡園周的半徑選用r＝0.4a)這是相當大的增益數值，由此可見，噴射流的注射入容器的液面之內，使容器內的流體成為連續的循環旋轉渦流之後，每秒注入射流的動量，與容器內的旋轉渦流全流體的角動量是不相等的，後者在數量上是有很大的增益。有效的應用，利用這旋流體增益的角動量，是本專利噴射旋流式流體增益機工作原理的主要論點和論據。
由於噴射流的注入，使容器內的流體由靜止而開始以平均角加速度αf作旋轉流動，(並從而使軸樞作旋轉運動)，經過t秒後，這旋流以平均角速度ωf在容器內循環流動。容器內的流體從開始流動及至成為循環流動的旋轉渦流之後，這旋流體受到設置在容器內的三組，各為12葉園柱形阻尼，繞流葉輪;及這旋流體在容器內環流一周，要經過方柱形容器四周壁的四個 (π)/2 轉角的直角繞流，以上兩個重要部分對這旋流體而言，都要產生繞流阻力。及這旋流體的本身是三元、剪切紊流，要克服這旋流體本身的內摩擦等原因，從而消耗，耗散了這旋轉渦流的一部分能量;需要注入一定的能量加以補充，才能維持這旋轉渦流在容器內連續的循環流動。噴射射流的注入，是滿足這旋流的起動和運行的能量的需要，和旋流運行時，能量的損耗，耗散所必需的能量的補充。
圖2，噴射流的注射，使容器的液面內的流體成為旋渦流示意圖。圖中的圖2a，是一對反方向，互有間距，有入射角θ的一對力偶射流。X.Y.Z軸是三維空間坐標，為簡便起見，設使X.Y軸組成XY平面，是可以繞Z軸轉動，在本圖中XY平面相當於容器內17.流體靜止時的液面，圖中容器的四周壁沒有繪出，液面的邊界是小園角的正方形。11.12.是噴流管和噴嘴，其位置是固定的，對這靜止的液面有入射角θ。由於這XY平面是可以轉動的，因此兩股射流的注入點的軌跡是一個園周曲線，以反方向的對稱點以切線方向，以θ的入射角噴射注入。射流離開噴嘴以後，以射流速度μ注射入液面內。因此這射流入射後，射流速度μ在X.Y.Z三維軸向都有分量。μx.μy.μz，分別是X.Y.Z軸的軸向分量。在XY平面上的分量μxy;YZ平面的分量是μyz;XZ平面的分量是μxz。所以由於這一對力偶射流注射入容器內。無論這一對射流在其園周軌跡的任何一點，及其另一對應點的位置入射。這一對力偶射流的三維軸向分量μx;μy，是相當於在XY平面，參考平面上的二元流，是一對力偶旋流。在三維平面上的分量，是各一對的μxy，μyz，μxz，都分別可以組成一對力偶旋流。
非常明顯，容器內的流體，是因這一對力偶射流的注入，而引起容器內的流體產生流動，這是三元、剪切紊流，是有規律的旋轉渦流在方柱形容器內循環流動。形成這種旋轉渦流的現象，在紊流半經驗理論中的動量傳遞理論，渦流傳遞理論，相似理論，自振動理論及歸納理論等，都能滿足解釋這種現象。
射流源是由圖1中的9吸入管，10底閥吸入，經8兩臺電動離心泵動再經11噴流管和12噴流管噴嘴，自由出流噴射注入容器的液面內，由容器吸入的流量，與射流注入的容器的流量相當;噴嘴的作用是使射流速度大於吸入管內的流速。兩股射流的注入，是創造使容器內的流體成為旋轉渦流的條件，和滿足補充這旋渦流能量的損耗和耗散，使旋渦流能夠在容器內連續循環流動的必要條件。
圖26，本圖是噴射流以射流速度μ入射，正對6阻尼繞流葉輪中的一葉園柱形葉片的情況示意圖，本圖只繪出一股射流的情況，而一股與此相當的射流圖沒有繪出。圖中11是噴射流管，12是噴嘴，17.18.分別是靜止時及容器運轉時流體的液面。6.是阻尼繞流葉輪的一葉園柱形葉片。
當在容器內的流體是靜止時，或作旋流流動時，當射流以入射角θ，射流速度μ，射流μ對園柱形葉片的繞流，園柱形葉片也承受到這繞流的阻力，而射流μ在園柱體後面的尾流是會形成，產生渦旋，尾渦，如圖2b1的情況。
當容器內的流體已形成旋渦流時，園柱形阻尼葉片，同時受到射流μ及容器內的旋渦流的XY參考平面上的水平流速Vxy的衝擊，(Vxy是小於μxy＝μcosθ)而同時產生Vxy的二元流對園柱形葉片的繞流，而這葉片同時承受這一繞流的阻力，而全輪12片葉片都同時發生同樣的作用。而射流μ只是對一片葉片起作用。此時這片園柱形葉片同時受到射流μ及旋渦流Vxy分量的作用，兩者都對這片園柱形葉片發生繞流作用;這兩股合流的尾流都產生渦旋，並使尾流的尾渦擺動，如圖2b2的情況。在其他的兩組阻尼，繞流葉輪的全體葉片的尾流都產生渦流尾渦，離開阻尼繞流葉片，並順其方向而流向下流。因此在本容器中設置三組阻尼，繞流葉輪，也可以看作是本機的尾流渦旋發生器，因而更容易理解渦旋傳遞理論，對於本專利的特別設置兩股噴射注入的射流，使本機容器內的流體成為三元、剪切紊流，這是有規律的旋轉渦流的物理現象，更容易理解。
設置阻尼繞流葉輪的目的是要使旋轉流產生尾渦，渦旋，而小渦旋對於整體旋流中心Z軸而言，是更有利於渦旋能量的傳遞，使其屬從於容器內的整體流體，繞Z軸而旋轉的大渦流，這是目的。
噴射旋流式流體增益機的主要特徵或特點是應用、利用方柱形容器的四周器壁，作為吸取這容器內作循環流動的流體作旋轉渦流的角動量的主要措施和手段。這就是容器內的旋流體對於方柱形容器四周壁所組成的四組直角繞流而產生的作用和效果，關於這方面的論述，將在以後加以說明。從圖3中看見，容器內的旋流體每旋流一周都要流經四組直角繞流，四周壁與旋流體都同時產生相對的繞流阻力。不難看出在這旋流的流場(流道)中是空無一物，除四周器壁之外，都是不存在對旋流體產生阻擋或阻尼作用，因此這四角繞流的阻力，是不會很大的。而旋流體繞流經過三組阻尼繞流葉輪的情況就不相同了。從圖1的平面圖及立剖面圖中可以看出6.12葉園柱形阻尼，繞流葉輪的布置情況不難看出，在這平面內旋流體流經這阻尼繞流葉輪的繞流阻力，是大於其相應的四組直角繞流的阻力，雖然這阻尼繞流的阻力較大，其作用是相當於一組尾流渦旋發生器的作用也是很大。但是這項旋流中的能量損失和消耗，不是沒有效益的。
三組各為12葉的園柱形阻尼繞流葉輪的葉片的尾端，都是固定的安裝在容器的器壁上，因而各片園柱形所承受的繞流阻力，都是傳遞到器壁上，其合力是同旋轉方向一致的合力偶矩，因而旋流的能量損失損耗，得以回收，這是有效益的，是整體軸樞得到的總合力矩的一個組成部分，雖然這並不是本流體增益機的主要的力偶矩，而其效果效益和作用是顯著的。容器內的旋流體的能量消耗及耗散，主要是旋流的繞阻尼，繞流葉輪的阻力及沿器壁的四組直角繞流的阻力以及旋流體是的本身是剪切紊流，其各流體質點因剪切變形，變位的內摩擦力，以及其他次要的能量損耗和耗散，是由噴射射流的能量注射入旋流體之內而得到補充。
圖2c本圖是只繪出單股噴射流μ的入射點在6阻尼繞流葉輪的園柱形葉片之間的間隙注射，入射的情況示意圖。圖中11是噴流管，12是噴嘴，17.18.是容器內靜止時，及旋渦流轉動時的液面，6.是阻尼繞流葉輪的園柱形葉片。以射流速度μ的射流注入液面後，在入射點，沿射流方向的距離為X之內，射流的動量m·μ保持不變，因此在圖中虛線所表示的小角度的園錐體的範圍內，這一小段射流是會得到這園錐體四周的流體質點如箭頭表示的方向流動，以接近射流速度μ作同方向的流動，這樣園錐體內的流體得到其鄰近的流體質點的補充流入εmμ則這園錐體的動量變為接近的數值，這是比較入射流的動量m·μ，明顯增大了。這種現象是容易理解的。因為小角度的園錐體內的流速μ是較大於其四周鄰近質點的流速。無論是容器內的流體是靜止的或是作旋轉流動的時候，旋渦流流速的水平分量Vxy＜μcosθ，是小於射流流速μ的水平分量μcosθ，由於園錐體內的流速大於錐體外的流速，而錐體內流體的壓力是小於錐體周界以外的流體的壓力。所以錐體外鄰近的流體質點必然會向錐體內，如箭頭所示的方向流動。由於流體是具有粘度，從而引起或帶動其他的質點相應的流動。
因方柱形容器是隨同軸樞一起轉動的，所以射流的入射點的軌跡是如圖2a的虛線表示的園周曲線因此噴射流的注射入容器的流體內，對於容器內的流體是有更廣泛的影響和作用。
本圖的物理概念和意義是很明顯的，更有利於應用動量傳遞理論來解釋方柱形容器內的三元、剪切紊流的旋轉渦流，更容易理解和接受。
如果用單股或多股的噴射流，沿圖2a變示的入射點的園周軌跡，沿切線方向注入射流，也會起到相似或相當的效果。
三、小園角方柱形容器內的旋轉渦流流體的轉動能量，角動量的利用和應用從上一段的論述中本容器中的流體成為循環的旋轉渦流之後，射流以每秒的流量注入的射流的動量，是與這整體的旋轉渦流的全流量的角動量不相等的，後者是前者的 (n′α)/2.4 倍，r＝4a是射流注入點的軌跡園周至轉動中心Z軸的半徑， (n′γ)/0.96 是相當大的增益數值。這是本專利能夠得到功率增益的前題和必要條件。
至於為何能夠有效的利用方柱形容器內連續循環流動的旋轉渦流的轉動能量，角動量，這是本專利的主題的目的。在特殊的方柱形容器的器壁除設置有固定的阻尼，繞流葉輪之外，並無其他設施。利用方柱形容器的四周器壁，以吸取這旋轉渦流的角動量，而又不至於使這旋轉渦流的能量損耗過大而需要補充注入較多的能量。這是最巧妙，最簡單，而又最有效的方法。能夠達到這主題的目的。必需指出，並不任何隨心所欲的設計，隨意布置的條件下，都可以達到這一目的的要求。
在方柱形容器中設置三組各為12葉園柱形阻尼，繞流葉輪的作用和效益，在上節的說明中已經作了分析從三組阻尼，繞流葉輪得到的力偶矩，是巧妙利用的一個組成部分。旋渦流在本容器內旋轉一周，流體在容器的四周壁及其附近都要經過四組 (π)/2 直角繞流。旋流的四組直角繞流的作用在效果上使旋渦流體施加於容器的四周壁的動壓力，不是平均的分布，(是指平均分布的著力點上，動壓力的大小而言)從而使每個周壁上動壓力的合力的著力點對於四個周壁的中心線有所偏移，(是指四個周壁的矩形平面的垂直中心線而言)，並與這中心線有一定的偏移距離。這樣，旋流體對於四個周壁的動壓力的合力，可以組成兩組力偶矩，使軸樞作旋轉運動。這是本專利的主題的目的。
圖3是容器內的XY平面的二元流的流線圖，圖中5小園角方柱形容器，由a.b.c.d四周周壁組成。21.22是射流μ在容器旋轉時的入射點軌跡相應的位置入射情況。圖中μx＝μy＝μz＝μcosθ是射流在這一平面上的水平分量，容器內的旋轉流以平均角速度ωf循環繞流旋轉，(是指對器壁的四組 (π)/2 直角繞流而言)圖中的X.Y軸及XY參考平面及整個容器是隨同整體軸樞轉動，並以軸樞的角速度ω1作旋轉運動。而ωl＜ωf。24.是容器內的旋流、二元流在這一參考平面上的流線。在這平面上的流線圖是由四組二元流繞， (π)/2 直角繞流的流線圖組合而成的方柱形容器平面的流線圖，每條旋轉流的流線都是閉合的曲線，越接近旋轉中心的流線越近似園形曲線。
關於 (π)/2 ，直角繞流流線圖的繪製及繞角流的論述，在流體力學和水力學的書籍中都有論述，因此不必作過多的說明。
沿Z軸，在流體的液面以下，可以看作是相當多的參考平面，由於容器內的流體是因噴射流的注射入這流體之內，而成為三元、剪切紊流。但容器底面的XY平面是容器底面的周界，在這平面上，容器內的旋流只能是二元平面旋流，沿Z軸的任何參考平面，也可以看作是二元平面旋流，(而暫不考慮其沿Z軸的軸向分量)，這些參考平面上的流線圖形都是相似的;但各個平面上各條相對應的流線上，其各個流體質點的流速是不相等的，是不相同的。不難看出在各個參考平面之間及在這一參考平面上，都存在剪切變形的作用和影響，這的三元、剪切紊流的，簡化看作是各個參考平面上近似的看作成為二元流的特點，是容易的體現剪切紊流的脈動性，所以整體的旋轉流只能以平均角速度ωf來表達。
從閉合的四角繞流的流線圖形及其旋轉流動的方向，其與容器的a，b，c，d四周的器壁的相互作用來看，不難看出，旋轉流體垂直的施加於器壁的動壓力的分布點是平均分布的，而在各個分布點上，在各點上的動壓力的大小，不是平均的，各點上承受的動壓力是不相同的。這種情況，是與平面機翼，與氣流的關係的情況近似的相當。如果把四周a，b，c，d器壁割裂開來，看成是四張平面機翼，旋流的方向如本圖的流線圖所表示。不難看出，是會得到近似或相同的結論，這可以證明本節上述的論斷是正確的。
圖4，是軸樞、容器運轉時的液面及液面的流線圖，本圖是軸測投影圖，圖中5.是方柱形容器。a，b，c，d分別表示容器的四周器壁。1.是立轉軸，是與三維坐標的Z軸的重合。18.是旋轉渦流的液面，這是旋轉拋物線曲面;圖中沿X，Y軸方向以細線正交的曲線，表示這曲面;液面與方柱形容器四周壁的界面線是這旋轉拋物線曲面與方柱形柱面的四周壁的相貫線，理論上也是拋物線，但在實際的簡易樣機的試驗運行中，明顯的看見，靠近四組直角繞流的附近，這段曲線是與旋轉方向相同的向前漂移，因此在四角附近的液面，實際上並不是理論上的旋轉拋物面，而是衝浪式的向前漂移。24.是液面，曲面的流線圖形，靠近旋轉中心的流線是近似園形的閉合曲線，是平面曲線。靠近器壁的四角繞流的流線也是閉合曲線，但這並不是平面曲線，而是三維坐標的立體曲線。
本圖因圖幅有限，沒有繪出噴射流注入的情況。由於噴射流的注入液面內，使容器內的流體以平均角速度ωf作旋轉渦流循環流動。這旋流體施加於四周器壁的動壓力的合力組成的合力偶矩，使軸樞及容器，以其角速度ωl作同方向的旋轉運動。ωl＜ωf其轉差率為(ωf-ωl)/ωf，旋流與容器及軸樞兩者，作相對的同向異步的轉動。因而容器與器內的旋流，起到相應的近似於強制渦的作用。強制渦也是一種旋渦運動，而容器內的旋轉渦流主要是由噴射流的連續注入一定的能量，的力偶射流，使容器內的流體作連續循環的旋轉運動，同時容器內的流體質點，不論是在任何位置，而在旋渦流的運動中，都受到離心力的作用，所以這旋渦流的液面，必然的是旋轉拋物線曲面，並且這曲面、液面的流線圖形，是與圖3的各參考平面上的繞流流線圖形大至相當。
圖5.是各個XY參考平面上，靠近容器壁面的各流體質點的離心力分析圖。圖中Z軸是與1.立轉軸重合，5.是方柱形容器的器壁，29.是靠近器壁各質點的離心力mω2fγl;其中γi(1，2，3，4)分別是由a，b，c，d器壁的中心點至四角的頂點的各個質點至Z軸的半徑。從圖中可見γi4＞γi3＞γi2＞γi1順序作循環性的變動。則靠近器壁各流體質點的離心力分別是mω2fγi4＞mω2fγi3＞mω2fγi2＞mω2fγi1，而各質點離心力的方向分別是在其所在的園周點上的切線方向，在本圖中可以看出，在四周的器壁上，有些質點的離心力是趨向器壁，有些質點離心力的方向是與器壁平行，有些質點離心力的方向是背離器壁，旋渦流各質點的離心力，是旋渦流流體施加於垂直於器壁的動壓力的一個組成部份。本圖的物理概念和意義是明顯的，所以不難看出，旋渦流流體施加於容器壁的動壓力，沿器壁周界著力點的分布是平均分布，而每個著力點的動壓力垂直於器壁的分量是不相等的，分量的大小是不相同的。結合圖3.4.5的綜合分析，則對於圖6.中的31.旋渦流體施加器壁的動壓力，沿器壁分布的勢力線的範圍內，垂直於器壁的動壓力的大小，不是線性變化的增減，是較易理解和接受。
圖6.是容器的四周壁受到旋渦流的靜壓力及動壓力而形成合力偶矩分析圖。本圖的分析是可以說明噴射旋流式流體增益機的結論。圖中1.立轉軸是與三維坐標Z軸重合。5.是容器a，b，c，d四面的周壁。25.是沿器壁平均分布，大小相等的旋流體施加於器壁的靜壓力P。30.是與容器壁平行的靜壓力的勢力線。26.是旋渦流體施加於四周器壁的動壓力Pi，在平均分布的著力點上的動壓力Pi的大小是沿四周壁作曲線性的增減。31.是旋流流體施加於器壁的動壓力的勢力線。(亦可以作為包括靜壓力及動壓力之和的壓力P的勢力線P＝Pc+Pi)容器內的旋渦流體以平均角速度ωf在容器內循環流動容器及XY坐標是隨同軸樞以角速度ωr作同向的異步轉動，雖然容器、XY坐標及注入的噴射流，與容器內的旋轉渦流都是作相對的運動。旋渦流對於器壁的相對速度是有些影響，但仍然不防礙本圖的分析和論證。
關於動壓力Pi垂直於器壁力量的大小，沿四周壁平均分布的著力點上，力量大小的變化，是曲線變化的增減。在a.b.c.d四個周壁的壓力的勢力線內，都是對應的相同的，在四周壁面的邊界與勢力線之間的範圍內，是旋流體對於器壁的綜合壓力P，是相互對稱大小相同的，在這範圍內的面積是相等的。因此，不難在每張器壁上找出其合力Rp，即Rap＝Rbp＝Rcp＝Rdp＝Rp來代替，並且這個合力Rp的位置與X、Y軸的距離l都是相等的，而Rap與Rcp組成一對力偶矩是2Rap·l，同樣Rbp與Rdp組成一對力偶矩，也是2Rap·l在這一平面上來說其合力偶矩是4Rap·l，Rap，Rbp，Rcp，Rdp雖然大小相等方向相反，而在這一平面上卻是一個共面力系。根據共面力系的平衡條件。
εx＝Rbp-Rdp＝0 εy＝Rcp-Rdp＝0 εm＝2Rap·l+2Rbp·l＝4Rap·l≠0所以容器及軸樞是繞Z軸，依照這合力偶矩的旋轉方向發生轉動。
本圖，圖6及圖5、圖3，都是相對的參考平面，在液面以下，沿Z軸向下，可以設想有很多的XY參考平面，流體的靜壓力，不論這流體是轉動與否。其靜壓力pi是隨在液面以下的深度而增加。而旋流體施加於器壁的動壓力pi則是隨液面以下旋流的角速度ωf及其線速度ωf·γi是有些變化而略為減少。因而在每個不同的XY參考平面上，旋流體對於器壁上的合力R(a，b，c，d)p，都是略有差異，並且這合力Rp與XY軸的距離l亦稍有差異。儘管如此，運用疊加原理，或其他方法，在容器整體的四周壁上，不難找到其整體的合力R(a，b，c，d)·p。及其距離X.Y軸的距離l，其合力偶矩為4εRap·l，因此容器內的旋轉渦流體對於方柱形容器壁的壓力，雖然是不規則的空間力系，亦可以簡化成為XY平面力系來處理，如在本節中的分析相當。
噴射旋流式流體增益機的工作原理的綜合分析噴射旋流式流體增益機的主要工作原理，和主要的增益和效益除了得到以上的主要力偶矩之外，還有在本說明書第二節圖2b及圖2c中說明的，射流及旋轉渦流對於三組各為12葉園形阻尼繞流葉輪，這三者都是作相對的運動，而射流直接的對中部及下部的阻尼繞流葉輪的作用和影響就相應的減小了。射流及旋轉流施加於園柱形阻尼繞流葉輪的繞流阻力，對於旋轉軸來說是一個合力矩，而對於容器壁來說是一組合力偶矩，雖然這是次要的力偶矩，而卻是本增益機得到的總力偶矩的一個組成部份。
而旋流經過園柱形阻尼繞流葉輪的尾流，產生了渦流，這渦流並隨尾流面離開葉輪，繼續作循環旋轉流動。三組園柱形阻尼繞流葉輪，卻好象是一個渦旋發生器，有利於這旋轉渦流的分子之間的能量的傳遞。經過阻尼繞流葉輪的繞流，卻消耗及耗散了這旋轉流的一部份能量，而這部份的能量損失，卻產生和得到這三組阻尼繞流葉輪所承受這三組繞流阻力所組成的次要的力偶矩，至於這兩者的得與失是否相當，暫且不必細論。正如圖2b中說明的一樣，旋轉渦流流經園柱形阻尼繞流葉輪的作用和效益是顯著的，雖然對於這旋渦能的能量是有所損失，但這一損失卻是另有所得，因而這不是沒有效益的。
在旋轉渦流中混合著渦流的尾流，隨這旋流而轉動，是有利於這旋流的能量的傳遞，如上所述的用動量傳遞理論及渦旋傳遞理論，都能夠給予解釋以外，最後尾流的渦旋是融匯於整體的旋轉渦流之中。用自振動理論及歸納理論來解釋這種現象，是十分恰當的。
本節的論述說明是噴射旋流式流體增益機利用旋轉渦流的轉動能量的主題。從容器壁及園柱形阻尼繞流葉輪這兩者所得到的合力偶矩，是本流體增益機能夠得到功率增益的力量源泉。
在本說明書中的第二節的開始，論述了這一主題的前題。這兩節的說明是比較完整的對本流體增益機的工作原理和論述說明。本流體增益機中的各種物理現象，其物理概念和物理意義和作用，是很明顯明確的，是符合客觀規律的，並經過簡易試驗樣機的試驗、運轉和運行，在實驗中，可以證明上述的論說說明是正確的。
從另一角度和另一種觀點到看，可以列舉另一事例，作為比擬對比本機來加以分析說明。本流體增益機可以相當於一架飛機來比擬對比說明。由兩臺離心泵抽吸噴射的射流，可以比作螺旋槳或噴氣式飛機的發動機，方柱形容器的a，b，c，d四周周壁，把它割裂開來，可以比擬作為四張機翼來看。從圖3及圖6來看，旋轉流如圖3的流線流向器壁相當於機翼作相對運動;各條流線對這比擬的機翼來說其中有一段的流線是有一定的衝角和迎角，有一段的流線與這機翼平行，在其後端又有一段的流線又有一定的轉角與這一機翼分離，轉而成為以一定的衝角和迎角轉移到另一張機翼，如此循環。不難看出，這股旋流施加於垂直於這翼面的合力及這一合力的著力點是向前的偏離這翼面的中心線，如圖6中的四個周壁上的合力R(a，b，c，d)p的位置一樣，或與此十分近似。這樣的比擬對比，其結果是，在效果上是與本節中上文所論述的情況說明中大致相當。所以把旋流作為對於四張連環的機翼的合力所組成的合力偶矩的情況與本節圖6所形成的合力偶矩的分析說明是基本相符的。
垂直於這四張比似機翼的合力，仍然以R(a，b，c，d)p表達，這合力又可以分解為旋流與機翼的較小的迎角φ(不另繪圖說明)的兩個分力，即升力RapCooφ與阻力RapSinφ;迎角φ是很小的角度，可以看出升力大於阻力很多。垂直於這四張機翼的合力R(a，b，c，d)p的升力分量R(a，b，c，d)pCos組成合力偶矩4RapCooφ·lCooφ，而這四張連環機翼的阻力，也組成合力偶矩為4RapSinφ·lSinφ。其旋轉方向與旋流的方向相同，可見升力的力偶矩是大於阻力形成的力偶矩很多。在飛機的機翼而言氣流對於機翼的阻力是由螺旋槳或噴氣發動機的功率來加以克服。在本流體增益機而言，這一組四角繞流的阻力是由注入的噴射流來補充，由兩臺電動離心的輸入功率來補充(並且由阻力組力的力偶矩與旋流同方向，這是相得益彰)，這一相似的比擬對比，從另一角度來分析本流體增益機，其物理概念和物理意義是很明顯很明確的。
四.小園角方柱形容器是吸取容器內的旋轉渦流流體的轉動能量，角動量的最有效的形式。採用容器的器壁以吸取在這容器內的旋轉渦流流體的轉動能量、流體的角動量。是噴射旋流式流體增益機的主要特徵和特點。上節只是將方柱形容器來作分析，而這方柱形容器是否是最有效形式呢？這是值得探討研究的。現以與本機的結構，構造相同，其工作原理相同，只是容器的形式不同的，這種類型的噴射旋流式的流體增益機來作比較和分析。
現設以園柱形，即園筒式容器來對比分析。這個園筒形容器也是設置在圖1中的5，軸樞的底盤傘齒輪之上。1.立轉軸與Z軸重合，並通過園筒的園心，設園筒的半徑是與圖5中的小園角，方柱形的中心至四角的頂點，其半徑為γi4，其餘的作為對比容器的形式均是以γi4為半徑的園周之上，這類型的形式都是這園筒的內切多邊形的柱體容器(容器的形式是三角形、正方形、五角形、至多角多邊形的柱形容器)都是可以繞1.立轉軸，Z坐標軸自由轉動。
現在，首先以園的內切多邊形的桓根，即園筒形容器作為分析對比。(在園筒內及各個作為對比的多邊形的柱形容器內，均不設置阻尼繞流葉輪，僅是以容器的形式作為對比條件)，在園筒式容器內充有流體，其液面的高度是與圖1.方柱形容器的高度相當。射流源及噴射流注入的條件及其配套設備的條件，也是與圖1.的示意圖的條件相當。
當噴射流注射入園筒形的液面內，稍後，園筒形容器內的流體成為連續循環的旋轉渦流，在這容器內的任何參考平面XY平面上，旋流體繞園筒容器壁的園周繞流曲線，每一條線流流線都是閉合的園周曲線，靠近園筒容器壁的各流體質點的離心力都是mω2f·γi4都是相等的，各流體質點的離心力都是以半徑為的園周的切線方向，這無須繪圖分析，這與圖3方柱形容器的繞流流圖及圖5.XY參考平面上靠近容器壁面的各流體質點的離心力分析圖比較。可以明顯的看出，園筒形容器的旋轉渦流體的動壓力，及這旋流體的各個質點的離心力對於園筒形容器的園周器壁的法線分量是因為Rω2fγi4Coo (π)/2 xo所以也無須繪圖分析，與圖4.方柱形容器旋轉時的液面圖及液面流線圖比較。也可以看出園筒形內的旋轉渦流體的液面是旋轉拋物線曲面，在這液面的繞流曲線都是閉合的園周平面曲線。不論這旋流體的動壓力及各質點的離心力對於園筒的園周器壁的法線方向的分量也是因Coo (π)/2 ＝0，所以這兩者的對器壁的分量都是等於零。
雖然沒有繪出這園筒形容器的參考平面的有關圖形，也不難判斷這旋渦流及園筒容器園周器壁的平衡條件，也可以得出εx＝0，εy＝0，εm＝0，以上的平衡條件是指對容器壁而言。因此園筒形容器有平面的移動，也不會發生轉動。
對於旋流流體的本身的平衡條件，是可以得出εx＝0，εy＝0，εm≠0，即這旋流體是沒有平面的移動，由於合力偶矩的存在，使旋流體作旋轉運動。必需指出這旋流體的存在，是因噴射，力偶射流的連續注入而存在，使旋流體繼續作旋轉運動，而於園筒形的園周器壁並無影響。
而園筒形容器內的流體不論其是旋轉與否，其對於園筒容器的園周器壁的靜壓力pe保持不變，並且是以園周的法線方向垂直於園器壁並作平均分布。但這一組對於園周的法線方向大小相等的靜壓力，其對於園周切線方向的分量是pcoo (π)/2 ＝0，因此對於園筒形容器壁來說也不會這容器沿園周切線方向移動，換而言之，這是不會使園筒容器發生轉動。
園筒容器內的旋轉渦流與園筒的園周器壁的相互聯繫而言，僅是存在旋流流體與園周器壁之間的摩擦力而已。雖然這摩擦的方向也是沿園筒周壁的切線方向，也是一個力矩;這是無足輕重的一個力矩，他還不能克服軸樞的重量對軸承的摩擦阻力，同時軸樞整體轉動貫量相當的大，所以這一摩擦力的力偶矩的存在是不能夠使整體軸樞作旋轉運動。這就說明了如果採用園筒形容器作為噴射旋流式流體增益機的容器，用以吸取在這容器內作旋轉渦流的轉動能量，角動量，是收益極少，在效果上來說，是無效的，是徒勞的，決無功率增益可言。
不難看出，以園內切正方形的柱形容器為起點，然後再以園內切五邊形、六邊形順序增加至多邊形的柱形容器作為對比的流體增益機的容器，則可以得到這一規律，隨著這種型式的園內切多邊形(多角形)柱形容器，隨著多邊形的邊數增加，多邊形內角的角度增大，作為旋流式流體增益機的容器，用以吸取容器內的旋渦流體的轉動能量，角動量，其效果和效益是隨著這種園內切多邊形的邊數增加，多邊形的內角增大而遞減，直至園內切多邊形的極限為園形的園筒形容器，則其效果和效益是趨於零。
小於園內切正方形的只有內切三角形，現以內切等邊三角形柱形容器作為對比，單組 (π)/3 角的繞角流的效益是小於單組的 (π)/3 角的繞角流的效益，則園內切等邊三角形的三組 (π)/3 角的繞角流的效益，就更小於園內切正方形的四組 (π)/3 角的繞角流的效益了。
從以上的對比論證足以說明，作為噴射旋流式流體增益機的容器，用以吸取這容器內的旋轉渦流的能量，角動量，正方柱形容器，是最有效的形式。
至於在上述的任何一種園內切多邊形，柱形容器中，設置園柱形葉片的阻尼，繞流葉輪，在效果上都是大致相當。而阻尼，繞流葉輪所產生的力偶矩，是次要的力偶矩，是回收旋轉渦流經過各園柱形葉片繞流的能量損耗的有效措施和手段;這並不是本流體增益機能夠得到功率增益的主要力偶矩。即使在園筒形容器中，設置多組阻尼，繞流葉輪，也是不可能達到功率增益的目的和要求。
五、其他形式的旋流流體增益機。
以有入射角的一對力偶射流，注射入本機軸樞的方柱形容器的液面內，使容器內的流體作旋轉渦流的循環流動，以方柱形容器四周的器壁吸取這旋流的轉動能量，角動量，使容器及整體軸樞能夠得到因這旋流運動的作用而產生的合力偶矩，而使軸樞作旋轉運動，這是噴射式旋流式流體增益機的重要特徵和特點。
然而噴射射流的注射入容器內的流體的液面內，這並不是唯一能夠使容器內流體作旋轉渦流的形式流動的形式、方法、措施和手段。例如以外力，外力矩為輸入的能源，以簡單的搞拌形式和方法，同樣可以達到使方柱形容器內的流體作連續循環的旋轉渦流流動。同樣的是可以利用這容器的四周器壁用以吸取這一旋流的角動量，同樣的可以利用這一合力偶矩，來達到功率增益的目的。這種形式的流體增益機是搞拌旋流式流體增益機。
搞拌旋流式流體增益機的工作原理及其論述和分析，基本上是與本專利噴射旋流式流體增益機的說明書中的論述基本相同。儘管搞拌旋流式流體增益機的結構、構造和形式上與本增益機稍有不同;而搞拌旋流式流體增益機是從屬於本發明專利，噴射旋流式流體增益機的屬從形式。稍後，對於搞拌旋流式流體增益機，另行申請其實用型專利。
六、噴射旋流式流體增益機的增益功率的計算和測定。
噴射旋流式流體增益機的工作原理及其主要的論點論據和論述，都是建立在物理學，流體力學，紊流力學，水力學等學科的基礎之上的。是多學科的技術細節的綜合應用的發明創造。本流體增益機的構造，人為的製做容器內的旋轉渦流及利用容器的器壁以吸取容器內的旋轉渦流的轉動能量，整個過程是相當複雜的，而不是單一的或是一兩種物理現象的應用和運用。所以很難做到運用流體力學，紊流力學及水力學的統一的數學模式來表達其全過程中的複雜現象的結論。即使不怕麻煩分別計算各種複雜現象的細節，亦難以得到準確無誤的結果。
在噴射旋流式流體增益機中，容器內的旋轉渦流與方柱形容器之間的關係，其特徵現象是與異步電動機、感應式電動機中的靜子和轉子的關係十分相似。本機的可以轉動的軸樞容器好象相當於感應式、鼠籠式電動機的轉子一樣。而容器中的旋轉渦流流體都好象相當於異步電動機的定子的旋轉磁場相當，在異步電動機中定子是固定的，而旋轉磁場則是以電流頻率同步的轉動。而在本流體增益機中旋流體的本身是以其平均角速度ωf轉動。(ωf)都相當於旋轉磁場的同步轉速)，而與異步電動機轉子相當的本流體增益機的容器及整體軸樞則以其角速度ωI作同向異步轉動。其轉差率為(ωf-ωI)/ωf。本機與異步電動機的相互作用十分相似，而特別不同的，在本機內與定子相當的旋流體卻是以其角速度ωf＞ωI在相當於轉子的本機的容器內自由的轉動。至於本機的容器是因受到容器內的旋轉流流體的影響和相互作用，而使容器的本身作旋轉運動。在上述的有關說明中已作詳細的論述，不再重複。但必須指出容器內的旋轉流流體的本身是沒有作功，而這旋轉流流體對容器的器壁，只發生作用力，而這作用力對容器而言，也是沒有作功。而這作用力對容器壁的合力所組成的合力偶矩，卻使整體軸樞以角速度ωI作旋轉運動。而軸樞及容器的器壁的本身是剛體，並以角速度ωI作旋轉運動。
從上述的相似的比擬論述和分析，也可以應用哲學上的觀點來說明。容器內的旋轉流體的平均角速度ωf是內因，而容器、軸樞的角速度ωI是外因。在本流體增益機而言，外因ωI是通過內因ωf而起作用;外因ωI的變化，必然是內因ωf的變化而引起外因ωI的相應變化。然而外因ωf，卻是不能表達，或代替表達容器及軸樞的轉動能量，角動量軸樞及容器的角動量，必須只能用其角速度ωI來表達。
軸樞的角動量(包括容器內的流體)等於軸樞的轉動貫量Ⅰ與軸樞的角速度的乘積，軸樞的角動量IωI所以整體軸樞是可以作為剛體的旋轉運動來看待處理。則對於本流體增益機的增益功率的計算就簡單而明確和準確了。因為在運轉運行中，軸樞的角速度ωI是容器測定的，則其他一切困難的問題就迎刃而解了。這就無需考慮和計算容器內的旋轉渦流流體的平均角速度ωf;也無需計算合力偶矩ετ其中旋流體施加於容器壁的合力R(a，b，c，d)p及合力偶矩的力臂的準確長度lo，以及阻尼繞流葉輪所得到力的偶矩，空間是多少等等很難準確計算的難題。以上的各種複雜而重要的組成部份，最終都表現、表達和包涵在整體軸樞作旋轉運動中，軸樞的角動量之內。
本流體增益機的工作原理及其論點和論據，是建立於多學科的基礎之上，是綜合利用運用各有關方面的技術細節的發明創造。在本機的運行中，都包括各種難以分別準確計算的複雜問題，和各種混淆不清的現象，最後，其增益功率的計算，卻是運用工程力學上的剛體旋轉運動的簡單的處理而結束。這是必須說明清楚的。也是在以上各節各段的說明中，只著重解釋說明各種現象的物理概念作用和意義，而很小提及其有關的數學表達式及其計算方法等的補充說明。
現引用從工程力學中關於功與動能原理的論述中的有關的論述。
對於質點系當質點系起變位時，一切外力與內力對於質點系所做的功，等於質點繫上，該變位所起之動能之變化。
We+Wc＝ 1/2 εMγ22- 1/2 εMU2，＝△Ek式中μ′e是外力對質點系所做之功，Wl是內力對質點系所做之功，△Ek是動能之變化。
對於剛體不問物體之為剛體與否，其內質點系上之一切內力均相成對，各為相等反方向而同直線;但對於剛體時，則各對內力之作用點保持其一定距離，故剛體中一切內力所做之功為零，因之得Wi＝0We＝△Ek即剛體有變位時，作用於其上諸外力所做之功等於該變位中剛體上所起動能之變化。
對於通過質量中心軸之等角加速度迴轉運動ετ·θ＝εT·θ- 1/2 I(ω21-ω22)式中ετ＝εT是合力矩(合力偶矩)θ角位移(弧度)，I是轉動貫量在本流體增益機中整體軸樞的質點轉動貫量。(如圖1說明中整體軸樞的各個組成部分，包括容體中的流體在內)ω1是軸樞空負荷時的角速度。由於圖1中的小傘齒輪與變速相之間沒有設置離合器，所以ω1是表達增益輸出發電機沒有負荷時(沒有電流輸出時)軸樞的角速度。ω2是增益發電，有電流輸出有負荷時軸樞的角速度。
在工程力學中，關於功與動能原理的上述公式，是可以適用應用於噴射旋流式流體增益機輸出的增益功率的計算。在上式只有合力矩ετ是未知數，而軸樞的角位移θ及角速度ω1及ω2都是可以在軸樞運轉運行中測量測定的。整體軸樞的轉動貫量I是已知的，可以通過計算方法或測定方法測定的，所以測量出軸樞的上述參數，軸樞的增益輸出功率是可以計算的。
又從眾所周知的公式τ＝Iα都可以計算軸樞的合力矩，因為I是已知的，軸樞的角加速度α是可以測量測定的。這公式的物理意義是力矩可以使轉動貫量為I的物體(如本機的整體軸樞)，產生角加速度而轉動。
應用功與動能原理的公式，測定和計算噴射旋流式流體增益機的增益輸出功率是最簡單，明確準確的計算方法。
七、噴射旋流式流體增益機與能量守恆定律的關係及本機的功率增益率。
本流體增益機是功率增益機，每當談及功率增益或功率增益機，而不論其形式與內容如何，都很容易被人誤解為這是違反能量守恆定律，是不可能的事，也無須了解其實質及內容，更不作分析研究，就給予否定。對此，必須作一定的解釋說明，才能進行說明本流體增益機的功率增益率。
本流體增益機是由能量輸入和增益能量輸出兩個部分有機組成。本機的能量輸入及能量輸出，分別是概念不同，作用及功能各不相同的組成部分。而輸入的能量，並不是直接的參與增益能量的輸出，而兩者之間的相互作用，又是不可分割的，必須由這兩者組合而成的統一體，噴射旋流式流體增益機。本機的能量輸入和增益能量輸出的兩個組成部分，都是服從和遵守能量守恆定律的，即本機的兩部分之內所作任何的運動，不論是流體在流動轉動，或各部分機械運動，包括各種部件，部件所發生的運動或相對運動，都有能量的消耗、損耗和能量的耗散;各種能量的損失。而本流體增益機是在這一前題下，而得到增益功率的輸出，這並不是違反能量守恆定律能夠得到的成果。
在本機而言，能量輸入部分是噴射旋流部分的兩者之間的因果關係。方柱形容器內的流體是因噴射力偶射流的注入而使其在容器內作旋轉渦流循環流動，如此而已。能量輸出部分是旋流流體的增益輸出，這是旋流與方柱形容器壁吸取旋流的角動量的作用使整體軸樞作旋轉運動，而將軸樞的角動量輸出。這是容器內的旋流流體與方柱形容器及整體軸樞的因果關係。至於這兩部分的相互關係及其各種的功能和作用，在以上的說明中已作反覆的分別論述說明，在此不作重複。
現將能量輸入部分及增益能量輸出部分的各種能量的損耗說明如下能量輸入部分的設備及設施是與圖1中的說明相同，力偶射流的不斷的注入是補充這旋轉渦流流體作旋轉運動的能量損耗，這是輸入能量部分的功能和作用。每秒流量m＝γq的動能 1/2 γ·g·μ2是小於兩臺電動離心泵的輸入功率。在這過程中的能量損耗分別是由電能轉換為機械能的效率及離心泵的效率(其效率都是小於1)以及吸入管道及噴射管道，及其管件的能量損失等，即(輸入電動離心泵的功率-系統過程中的能量準耗)＝Ein輸入電動離心泵的功率＝每秒流量q的射流的動能 1/2 γgμ2。增益功率輸出部分的能量損耗分別是，在軸樞作旋轉運動時，有在立轉軸上的兩套軸承的摩擦損耗，在傳動系統中是一對傘齒輪，變速箱，增益發電機的軸承等一系列的機械損耗和增益發電機由機械能轉換成電能的能量損耗，(即發電機的效率是小於1)，以上各項都是輸出系統過程中的能量損耗，即(軸樞旋轉動能的輸出 1/2 I(ω2I-1-ω2I-2)-系統過程中的能量損耗)＝Eau+[ 1/2 I(ω2I-1-ω2I-2)]＝增益輸出發電機的輸出功率則本機的功率增益率＝ (增益發電機的輸出功率)/(輸入本機電動離心泵的功率)
式中Ein是輸入部分的總效率，Eout是增益輸出部分的總效率。
在簡化上式之前，必須重申，本流體增益機之所以能夠增益的重要原理，及其主要論點論據。這在本說明書的第二節的論述中已有說明每秒注入的射流的動量mμ＝γgμ是與容器內的旋轉渦流全流量的角動量I0ωf是不相等的，後者在數量上是有很大的增益數值。
必須指出，在第六節及本節的說明中所列的整體軸樞的轉動貫量I，(整體軸樞的各個組成部分是與圖1中的說明相同)是大於方柱形容器內的旋轉流體的轉動貫量I0(即I＞I0)，而這旋流的角動量是以旋流的平均角速度ωp來表達其角動量I0ωf。在方柱形容器內，由於力偶射流以其動量γgμf是外循環的連續注射，使容器內的旋轉渦流連續的循環流動，則這旋流的角動量I0ωf是連續的存在，保持不變，這是唯一的能夠使整體軸樞，包括這容器及其內的旋流流體，作同向異步轉動的最主要的原因，而不必細論，這旋流的動壓力施加於器壁的合力所組成的合力偶矩及另一偶矩的兩個組成部分，分別各是多少。而整體軸樞是以其角速度ωI作旋轉運動，其角動量是IωI，IωI可以看作是外因，而實際上是由內因，旋流體的角動量I0ωf而起作用的必然的結果。並且這兩者都是在這整體軸樞上的同一體的方柱形容器內以其轉差率(ωf-ωI)/ωf作同向異步的相對的旋轉運動。這是兩者的因果關係。除此之外，別無其他外因、外力或外力矩，加入或參與這相對運動系統之中，所以這兩者的角動量，都是相當相應相關的。
從物理學，及工程力學中的「角動量不滅」之原理，或稱為「角動量守恆」的原理，則在本流體增益機中Icωf＝IωI＝常數式中Ic＜I Ic是方柱形容器內的流體的質量的轉動貫量I是整體軸樞(包括容器內的流體)的質量的轉動貫量ωf是容器內的旋轉渦流的平均角速度ωI是整體軸樞的角速度(可以在本機運轉中測定)ωI-1是整體軸樞空負荷時的角速度ωI-2是整體軸樞拖動增益發電機，有負荷時的角速度從上式可以變換為I=I0(ωf)/(ωI) ωI= (I0)/(I) ωf即ωI＜ωf或ωI＝kωf而I0＝ 1/12 M2a2M＝n·γ·g 及γ＝0.4a從以上的變換關係代入本增益機的增益率的表達式則本機的功率增益率
本機的功率增益率的表達式可以看作是三個數項的連乘積，三個數項分別表這個數項的涵義。
第一項n′，0.96k n′的相互關係，在第二節的說明中已有敘述，n′是相當大的數值。0.96是以r＝0.4a的係數而引入，即6×0.42＝0.96，k的數值約在1.5-2.5的範圍內。因此這個數項可以看作是噴射旋流式流體增益機的增益係數。
第二項(ω2I-1-ω2I-2)/ω21是很明顯的，可以看作是整體軸樞的動能有效輸出的百分率，其數值約在(50-60)%的範圍之間。
第三項Ein·Eout的乘積的數項，本機的能量輸入及增益能量輸出的全過程的總效率。
從以上本公式的論證，足以證明噴射旋流式流體增益機是，本機有輸入功率的輸入，則一定有增益功率的輸出，並且其實際有效的增益率是相當高的。
當然本流體增益機的實際的增益功率的輸出和實際輸入電動泵的功率，是可以這兩者的電動儀表、電流表、電壓表中讀出其數值。代入計算，作為對比，就更直接，更實際。
本機的功率增益率＝ (增益輸出發電機的E·I)/(輸入本機電動泵的E·I)但這公式的列舉，如果沒有實際的E·I的數值代入計算，是不能表達功率增益機，是否有功率增益之功能，所以上述公式的論證是很有必要的。
八、特徵新發明創造的噴射旋流式流體增益機，在技述領域上，是屬於能源，動力機器的範疇。在技術上是具有新穎的特徵。
1.本機是以輸入電能、電力功率供給本機的電動離心泵以驅動由本機軸樞上的容器中的流體通過外管道，以外循環的形式，連續噴射注入這容器內，使器內的流體作內循環的旋轉運動，並使整體軸樞作旋轉運動，通過軸樞輸出巨大的增益轉矩以拖動增益輸出發電機，而產生增益輸出的電能，電力功率的流體增益機。
2.結構構造形式的特徵。本機的結構及構造形式是與傳統的動力機器大不相同，並且構造簡單，合理。
3.理論特徵。本機在理論上，原理上是多學科中的技術細節的綜合體系研究的新成果。本機是由能量輸入和增益能量輸出兩個部分，這分別是概念不同，作用及功能各不相同的兩個有機組成部分。並且兩者都是分別服從和遵守能量守恆定律為前題的。而這項綜合技術的成果是具有特異的功能，在效果上是可以看作是可以突破能量守恆定律的一個特例。從而得到本機的增益輸出功率，是可以大於輸入本機的功率，能夠得到功率增益輸出的流體機器。
4.系統性的連續增益。以一系列數項的數量的本流體增益機的機臺，用等比級數數項的由本機機臺、串列、並列運行，連續運轉，可以得到這級數末項的數量的本機的機臺的增益功率的輸出。
5.無環境汙染的特徵。本機的輸入和增益輸出功率，本機使用的流體可以選用最普通、最廣泛的液體、清水，並且液體是在本機系統內作外循環，連續流動循環使用，無需排放。是無「三廢」排放，故無「三廢」對環境的汙染。本機是清潔的能源動力機器。
6.普通推廣電器化是最大的特徵。工業、農業、商業、交通運輸與民用用電的日益增長的需要，已成為不可逆轉的趨勢，而地球蘊藏的能源資源有限。要擺脫能源危機，節約地使用地球蘊藏的能源資源，而又要促進推廣電氣化，這是人類面臨必須解決的難題。噴射旋流式流體增益機的發明創造，如能普通推廣使用和應用，是能夠幫助人類解決和擺脫能源危機。
九、噴射旋流式流體增益機的普及推廣使用和應用。
本機從構思，設想開始至撰寫本專利材料其間經過了數次的簡易樣機的試驗和改進，所以本專利技術是理論和實踐相結合的產物。在簡易樣機的試驗研究的實踐中，經過數度的改進，充實和改進了理論的完善，而理論上的充實，又改進了樣機的試驗效果。兩者是相輔相承的，經過改進改善，試驗樣機的結構構造更趨於簡單明確和實用。本機的構造上除了整體軸樞是一個可以轉動的主要構件，構造裝置及傳動裝置之外，是沒有其他的可以轉動的零部件，結構簡單。在工藝製造方面，並無特殊的工藝製造的要求，選用的機電設備都是普通的機電設備產品，在製造方面具有普及性。
本機的用途廣闊，是流體功率增益機，電力功率增益機，其作用和用途就更為廣泛了。本機在使用上，無須特殊廠房結構，不論是山區、平原、農村、城市或是水上(江、河、湖、海的船泊，或水下艦艇)或陸上均可使用，是具備普及使和推廣使用的前景和前途。本機如能在世界範圍內應用，將會對人類帶來不可估量的意義，具有不可估量的效果和經濟效益。
為了使本發明專利技術能夠迅速成為生產力，能夠迅速的為人類作出貢獻，特請求中國專利局對本專利給予支持，給予迅速的公開、迅速的審查和批准。
說明書附圖的圖號，圖名及圖例表
參考文獻流體增益機 申請號89102197.3 俞樹聲公開號CN1047906A發明專利公開說明書流體力學 下冊 北京大學出版社 吳望一紊流力學 上冊 人民教育出版社 竇國仁水力學 同濟大學 周善生主編水力學 清華大學 水力學教研組編水力學 下冊 成都科技大學 吳持恭主編FLUID MECHANIS Victorl.StreeterE.Benjamin Wylie工程力學 商務印書館大學叢書 陸志鴻編
權利要求
噴射旋流式流體增益機，是一種流體動力的功率增益機。其特徵在於本流體增益機的工作原理，理論體系，及本機的轉動軸樞裝置的結構簡單，構造合理，是獨創性、新穎性構思所組成，獨特設計，構造簡單的裝置。發明創造本流體增益機的原理是以一對反方向、互有間距、有入射角的射流，噴射λ、可以轉動的軸樞上，充有流體的方柱形容器內，射流源是由容器內吸取，經電動離心泵驅動，形成外循環的力偶射流注入，使容器內的流體成為三元、剪切紊流，這是有規律的旋轉渦流在器內循環流動。旋渦流體施加於四周器壁的動壓力，是不規則的偏心壓力。在四周壁壓力中心的合力，組成兩組偏心壓力的力偶矩；使軸樞作旋轉運動。通過傳動機構，將轉矩輸出以拖動增益輸出發電機，所產生的電力功率，大於輸入本機電動離心泵的功率，從而得到功率增益。由外電源輸入本機的電動離心泵的電力功率，是供給離心泵驅動由容器內吸取的流體，以力偶射流的外循環形式，連續注射入容器內，使容器內的流體作有規律的旋轉渦流在器內連續的循環流動，並補充器內旋流體在循環旋流能量損耗的必要條件。輸入本機的功率並不是直接參與本機的增益功率輸出的能量交換或轉換。對於本流體增益機來說，輸入本機的電力功率，與本機的增益電力功率的輸出；是兩種分別不同的概念和作用。1、本機的軸樞上容器內流體的容量，是相當於在容器內的旋轉渦流流體的每秒的流量，是大於兩臺離心泵的兩股射流的每秒的流量，並且是大得很多。雖然這旋渦流的平均角速度轉換成為線速度後，是小於入射射流的線速度的水平分量；而這旋轉渦流的角動量仍然大於入射射流的動量，仍然是大得多。兩者在數值上的差距甚大，這是本流體增益機能夠得到輸出功率增益的重要特徵。利用方柱形容器的四周器壁，以吸取這旋渦流體的角動量，是本流體增益機的另一重要特徵。這旋渦流體施加於四周器壁的壓力中心的合力，組成兩組合力偶矩，使軸樞作旋轉運動；兩者的相對旋轉運動，都是在這個統一的體系之中，軸樞的旋轉運動是外因，這外因是通過內因，是容器內的旋渦流體連續作旋轉運動的旋流體動量所起的作用。根據角動量守恆原理，則容器內的旋渦流體的角動量是等於整體軸樞作旋轉運動的角動量，而整體軸樞的轉動貫量是大於方柱形容器內的旋渦流體的轉動貫量；所以軸樞作旋轉運動的角速度，是小於容器內旋渦流體的角速度，其結果是，作旋轉運動的軸樞的角動量，是大於離心泵的噴射射流的運動量。通過傳動機構，輸出軸樞的，部份的角動量，旋轉動能，以拖動增益輸出發電機，所產生的電力功率，必然的是大於輸入本機電動離心泵的功率，從而得到功率的增益。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵是，本機的軸樞是由1立轉軸，4.底盤傘齒輪，5.方柱形容器，6.12葉園柱形阻尼繞流葉輪，7.容器上蓋，組裝而成為整體軸樞，軸樞是由上、下軸承及軸承座安裝在固定的機架之上，而軸樞是可以自由轉動，軸樞的容器內充有相當數量的流體，是作為在容器內循環，連續作旋轉渦流流動的流體母體，並作為供給電動離心泵抽吸作為射流源，經離心泵驅動後作為子體的力偶射流，以外循環的形式連續噴射，注入母體之內。當外電源接通後，電動離心泵的外循環的力偶射流，連續注射入母體流體之後，容器內的流體作內循環的旋渦流動之後，稍後容器及軸樞以一定的轉差率(對容器內的旋渦流體而言)作同向異步的旋轉運動。通過4.底盤傘齒輪，拖動13.小傘齒輪;14.增速變速箱及15.聯軸器，以拖動16.增益輸出發電機。當增益發電機有負荷輸出，而軸樞的旋轉角速度相應降低，從而將軸樞轉動的機械能轉換為增益輸出的電能，電力功率。本流體增益機的工作原理相當複雜，而軸樞容器的結構構造卻是十分簡單合理。方柱形容器，是器內旋渦流體的流場，流道，在容器內，除了三組固定的園柱形阻尼繞流葉輪之外，在整個流場，流道中是空無一物，因此對於器內的旋渦流體來說，其各種繞流阻力及各種能量損失是最小。而作為方柱形容器及整體軸樞來說，則其作用、效果和效益是最大的。
3.群體的相同規格、型號的噴射旋流式流體增益機的機臺，相互匹配的組合，作串列運行，可以得到連續擴大增益功率輸出的效益，如權利要求1所述的流體增益機，其特徵在於，由外電源輸入一定量的電力功率，供給本機，經本機特殊功能的作用所產生的增益電力功率的輸出，是可以作為輸入電源供給其他數臺、次級的本流體增益機的機組，作為次級機組所需輸入的外電源，如此類推，作一串列的連續擴大增益輸出功率的運行，是可以做到有限度的、而無限制的連續擴大輸出功率的增益;在效果上，僅是首臺的本流體增益機需由外電源輸入一定的電力功率。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵是，本流體增益機使用的流體是循環使用，是無「三廢」廢渣、廢水、廢氣排放，無汙染環境的清潔能源，動力的功率增益機。本機的結構簡單，用途很廣泛，也是可以適合於水面的船泊，及水下艦艇、潛艇中應用，用於擴大電力功率的輸出。
全文摘要
以反方向、互有間距、有入射角的射流，噴射入可以轉動的軸樞上，充有流體的方柱形容器內。射流源是由容器內吸取，經電動泵驅動，形成外循環的射流注入，使器內的流體成為三元，剪切紊流，這是有規律的旋轉渦流在器內循環流動。旋渦流體施加於四周器壁的動壓力，是不規則的偏心壓力，四周壓力中心的合力，組成兩組偏心壓力的力偶矩；使軸樞作旋轉運動。通過傳動機構，將轉矩輸出以拖動增益輸出發動機，所產生的電力功率，大於輸入本機電動泵的功率，從而得到功率增益。
文檔編號F03G7/10GK1060339SQ9110861
公開日1992年4月15日 申請日期1991年9月1日 優先權日1991年9月1日
發明者俞樹聲 申請人:俞樹聲