暖通十一工程流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)

1、十一、工程流體力學(xué)及十一、工程流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī)主講教師：趙靜野主講教師：趙靜野 2022-3-32w11-l流體動(dòng)力學(xué)流體動(dòng)力學(xué) w11-2相似原理和模型實(shí)驗(yàn)方法相似原理和模型實(shí)驗(yàn)方法w11-3流動(dòng)阻力和能量損失流動(dòng)阻力和能量損失w11-4管道計(jì)算管道計(jì)算w11-5特定流動(dòng)分析特定流動(dòng)分析w11-6氣體射流氣體射流w11-7泵與風(fēng)機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的匹配泵與風(fēng)機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的匹配第十一章第十一章工程流體力學(xué)及工程流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī)2022-3-3311-l流體動(dòng)力學(xué)流體動(dòng)力學(xué) w11111 11 1描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法w11111 12 2恒定流動(dòng)和非恒定流動(dòng)

2、恒定流動(dòng)和非恒定流動(dòng)w11111 13 3恒定元流能量方程恒定元流能量方程w11111 14 4恒定總流能量方程（伯努利方程）恒定總流能量方程（伯努利方程）及其使用條件及其使用條件2022-3-3411111 11 1描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法wA、拉格朗日法：拉格朗日法：整個(gè)流體運(yùn)動(dòng)是無數(shù)單個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的總和，以個(gè)別整個(gè)流體運(yùn)動(dòng)是無數(shù)單個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的總和，以個(gè)別質(zhì)點(diǎn)為研究對(duì)象來描述流體運(yùn)動(dòng)，再將每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況匯總起質(zhì)點(diǎn)為研究對(duì)象來描述流體運(yùn)動(dòng)，再將每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況匯總起來，就描述了流體的整個(gè)流動(dòng)。來，就描述了流體的整個(gè)流動(dòng)。w跡線：跡線：一段時(shí)間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)所走過的軌跡，是

3、拉格朗日法形象描述一段時(shí)間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)所走過的軌跡，是拉格朗日法形象描述流體運(yùn)動(dòng)的工具。流體運(yùn)動(dòng)的工具。wB、歐拉法：歐拉法： 以流體運(yùn)動(dòng)的空間點(diǎn)作為觀察對(duì)象，觀察一個(gè)時(shí)刻各以流體運(yùn)動(dòng)的空間點(diǎn)作為觀察對(duì)象，觀察一個(gè)時(shí)刻各空間點(diǎn)上流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，再將每個(gè)時(shí)刻的情況匯總起來，就描述空間點(diǎn)上流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，再將每個(gè)時(shí)刻的情況匯總起來，就描述了整個(gè)運(yùn)動(dòng)。了整個(gè)運(yùn)動(dòng)。 w流線：流線：在某一時(shí)刻，各點(diǎn)的切線方向與通過該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的流速在某一時(shí)刻，各點(diǎn)的切線方向與通過該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的流速方向重合的空間曲線稱為流線方向重合的空間曲線稱為流線 ，流線是歐拉法形象描述流體運(yùn)動(dòng)的，流線是歐拉法形象描述流體運(yùn)動(dòng)的工具

4、。流線上一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的流速方向；流線不能是折工具。流線上一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的流速方向；流線不能是折線；流線不能相交；流線密集的地方流速大，稀疏的地方流速小。線；流線不能相交；流線密集的地方流速大，稀疏的地方流速小。2022-3-3511111 12 2恒定流動(dòng)和非恒定流動(dòng)恒定流動(dòng)和非恒定流動(dòng)w恒定流動(dòng)：恒定流動(dòng)：流場中各點(diǎn)流動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間變化的流場中各點(diǎn)流動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間變化的流動(dòng)稱為恒定流動(dòng)，我們研究的流動(dòng)多數(shù)都按恒流動(dòng)稱為恒定流動(dòng)，我們研究的流動(dòng)多數(shù)都按恒定流動(dòng)處理。定流動(dòng)處理。w非恒定流動(dòng)：非恒定流動(dòng)：流場中的流動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間變化而變流場中的流動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間變化而變化的流動(dòng)稱為非

5、恒定流動(dòng)?；牧鲃?dòng)稱為非恒定流動(dòng)。0t0t2022-3-3611111 13 3恒定元流能量方程恒定元流能量方程w理想不可壓縮流體恒定流元流能量方程，或伯努利方程理想不可壓縮流體恒定流元流能量方程，或伯努利方程的表達(dá)式為：的表達(dá)式為： 2211221222pupuZZggw這是能量守恒定律在流體力學(xué)中的特殊表達(dá)方式，請(qǐng)注這是能量守恒定律在流體力學(xué)中的特殊表達(dá)方式，請(qǐng)注意式中各項(xiàng)的物理意義和幾何意義意式中各項(xiàng)的物理意義和幾何意義w元流能量方程的典型應(yīng)用是元流能量方程的典型應(yīng)用是畢托管畢托管問題，請(qǐng)參照基礎(chǔ)部問題，請(qǐng)參照基礎(chǔ)部分的有關(guān)內(nèi)容。分的有關(guān)內(nèi)容。2022-3-37w實(shí)際不可壓縮流體恒定流元

6、流能量方程，或伯努利方程的實(shí)際不可壓縮流體恒定流元流能量方程，或伯努利方程的表達(dá)式為：表達(dá)式為：221122121 222lpupuZZhgg w請(qǐng)注意式中各項(xiàng)的物理意義和幾何意義，特別是總水頭，請(qǐng)注意式中各項(xiàng)的物理意義和幾何意義，特別是總水頭，測(cè)壓管水頭與水頭損失測(cè)壓管水頭與水頭損失1 2lh22upHZgPpHZ2022-3-3811111 14 4恒定總流能量方程恒定總流能量方程（伯努利方程）及其使用條件（伯努利方程）及其使用條件w實(shí)際不可壓縮流體恒定流總的流能量方程，或伯努利方實(shí)際不可壓縮流體恒定流總的流能量方程，或伯努利方程的表達(dá)式為：程的表達(dá)式為： 2211 122 2121 22

7、2lpvpvZZhggw表示表示兩斷面兩斷面單位重量流體單位重量流體平均的平均的能量轉(zhuǎn)化與守恒關(guān)系。能量轉(zhuǎn)化與守恒關(guān)系。w式中式中為為動(dòng)能修正系數(shù)：動(dòng)能修正系數(shù)：是一個(gè)大于是一個(gè)大于1的數(shù)，與斷面速度的數(shù)，與斷面速度分布均勻性有關(guān)，速度分布越均勻該系數(shù)越接近分布均勻性有關(guān)，速度分布越均勻該系數(shù)越接近1，紊，紊流時(shí)經(jīng)常取流時(shí)經(jīng)常取1，而層流時(shí)為，而層流時(shí)為2AvdAu332022-3-39伯努利方程的應(yīng)用條件：伯努利方程的應(yīng)用條件： pZC 在均勻流或漸變流過流斷面上，壓強(qiáng)分布符合靜壓分布規(guī)律，在均勻流或漸變流過流斷面上，壓強(qiáng)分布符合靜壓分布規(guī)律，或者說各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭為常數(shù)?；蛘哒f各點(diǎn)的測(cè)壓管

8、水頭為常數(shù)。在方程推導(dǎo)過程中使用了這一條件，所以要求能量方程的計(jì)在方程推導(dǎo)過程中使用了這一條件，所以要求能量方程的計(jì)算斷面為均勻流斷面或漸變流斷面。算斷面為均勻流斷面或漸變流斷面。2022-3-310 w11-2相似原理和模型實(shí)驗(yàn)方法相似原理和模型實(shí)驗(yàn)方法 w11-2-1物理現(xiàn)象相似的概念物理現(xiàn)象相似的概念w11-2-2相似三定理相似三定理w11-2-3方程和因次分析法方程和因次分析法 w11-2-4流體力學(xué)模型研究方法流體力學(xué)模型研究方法w11-2-5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法2022-3-31111-2-1物理現(xiàn)象相似的概念物理現(xiàn)象相似的概念w 幾何相似幾何相似 運(yùn)動(dòng)相似運(yùn)動(dòng)相似 動(dòng)

9、力相似動(dòng)力相似 1212pplmmllllpm222pAlmll333pVlmll1212pppmmmuuvvuuvppmltmmpvtlutluppppmmmmTGPITGpI相似的前提 研究的目的 相似的保證 2022-3-31211-2-2相似三定理相似三定理w 相似準(zhǔn)數(shù)相似準(zhǔn)數(shù)w1、無因次數(shù)、無因次數(shù) 就是雷諾準(zhǔn)數(shù)，它表征慣性就是雷諾準(zhǔn)數(shù)，它表征慣性力與粘滯力之比力與粘滯力之比 。w2、無因次數(shù)無因次數(shù) 稱為弗諾得準(zhǔn)數(shù)，它表征慣稱為弗諾得準(zhǔn)數(shù)，它表征慣性力與重力之比性力與重力之比 。w3、無因次數(shù)、無因次數(shù) 稱為歐拉準(zhǔn)數(shù)，它表征壓力稱為歐拉準(zhǔn)數(shù)，它表征壓力與慣性力之比。與慣性力之比。

10、w此外還有馬赫數(shù)此外還有馬赫數(shù) 等相似準(zhǔn)數(shù)等相似準(zhǔn)數(shù)vlReglvFr22pEuvavM 2022-3-313相似第一定理相似第一定理：兩個(gè)相似的物理過程，其對(duì)應(yīng)的同：兩個(gè)相似的物理過程，其對(duì)應(yīng)的同名相似準(zhǔn)數(shù)相等名相似準(zhǔn)數(shù)相等,即：即：mnReRe mmmnnnlvlvmmnnglvglv22mnFrFr 22nmnnmmppvvmnEuEu 2022-3-314w相似第二定理：w不可壓縮流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，不計(jì)彈性力的作用，考慮不可壓縮流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，不計(jì)彈性力的作用，考慮慣性力慣性力、重力重力、粘性力粘性力、壓力壓力四個(gè)力的平衡關(guān)系，四個(gè)力的平衡關(guān)系，已知四個(gè)中的三個(gè)，第四個(gè)是唯一確定的，則四已知四個(gè)

11、中的三個(gè)，第四個(gè)是唯一確定的，則四個(gè)力組成的三個(gè)相似準(zhǔn)數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的，兩個(gè)是個(gè)力組成的三個(gè)相似準(zhǔn)數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的，兩個(gè)是決定性相似準(zhǔn)數(shù)，一個(gè)是被決定相似準(zhǔn)數(shù)，通常決定性相似準(zhǔn)數(shù)，一個(gè)是被決定相似準(zhǔn)數(shù)，通常歐拉數(shù)為被決定相似準(zhǔn)數(shù)，有：歐拉數(shù)為被決定相似準(zhǔn)數(shù)，有：Re),(FrfEu w就是說：如果兩個(gè)不可壓縮流動(dòng)相似，只需要同就是說：如果兩個(gè)不可壓縮流動(dòng)相似，只需要同時(shí)滿足重力相似和粘性力相似兩個(gè)相似準(zhǔn)則即可。時(shí)滿足重力相似和粘性力相似兩個(gè)相似準(zhǔn)則即可。2022-3-315w相似第三定理：w兩流動(dòng)相似除要求相似準(zhǔn)數(shù)相等外，還要求兩流動(dòng)相似除要求相似準(zhǔn)數(shù)相等外，還要求單值單值性條件相似性條件相似。單

12、值性條件相似包括幾何相似，初。單值性條件相似包括幾何相似，初始條件和邊界條件相似。始條件和邊界條件相似。w相似準(zhǔn)數(shù)相等，意味流動(dòng)方程有相同的通解，而相似準(zhǔn)數(shù)相等，意味流動(dòng)方程有相同的通解，而初始條件和邊界條件相似則確定了方程的特解。初始條件和邊界條件相似則確定了方程的特解。2022-3-31611-2-3方程和因次分析法方程和因次分析法w把物理量的屬性（類別）稱為因次或量綱把物理量的屬性（類別）稱為因次或量綱 ,一個(gè)正確的物一個(gè)正確的物理方程，其各項(xiàng)的量綱或因此應(yīng)該是相同的，這就是理方程，其各項(xiàng)的量綱或因此應(yīng)該是相同的，這就是量綱量綱和諧原理和諧原理。w根據(jù)量綱和諧原理，可以推求描述物理過程的

13、方程或公式，根據(jù)量綱和諧原理，可以推求描述物理過程的方程或公式，這一過程稱為這一過程稱為因次分析。因次分析。w因次分析法有兩種，一種稱為瑞利法，適用于比較簡單的因次分析法有兩種，一種稱為瑞利法，適用于比較簡單的單項(xiàng)指數(shù)公式推求；另一種為單項(xiàng)指數(shù)公式推求；另一種為 定理（或稱定理（或稱巴金漢法巴金漢法），），是一種更具有普遍性的方法。是一種更具有普遍性的方法。w對(duì)某一流動(dòng)問題，設(shè)影響該流動(dòng)的物理量有對(duì)某一流動(dòng)問題，設(shè)影響該流動(dòng)的物理量有n個(gè)：個(gè)：w ；而在這些物理量中的基本因次為；而在這些物理量中的基本因次為m個(gè)，個(gè)，可以把這些量排列成可以把這些量排列成n-m個(gè)獨(dú)立的無因次參數(shù)的函數(shù)關(guān)系：個(gè)獨(dú)立

14、的無因次參數(shù)的函數(shù)關(guān)系：w這一函數(shù)就是所要推求的新的物理方程，由基本物理量出這一函數(shù)就是所要推求的新的物理方程，由基本物理量出發(fā)，組合無量綱數(shù)是應(yīng)用發(fā)，組合無量綱數(shù)是應(yīng)用定理的關(guān)鍵。定理的關(guān)鍵。nxxx,210),(212mnf2022-3-317例如有壓管流中的壓強(qiáng)損失例如有壓管流中的壓強(qiáng)損失 ：w解解 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，知道壓強(qiáng)損失與管長根據(jù)實(shí)驗(yàn)，知道壓強(qiáng)損失與管長l，管徑，管徑d，管壁粗糙，管壁粗糙度度K，流體運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)，密度，流體運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)，密度和平均流速和平均流速v有關(guān)，即有關(guān)，即w取管徑取管徑 d, 平均流速平均流速 v , 密度密度 為基本物理量，其中幾何為基本物理量，其中幾何量量d

15、 （只含（只含L量綱的），運(yùn)動(dòng)量量綱的），運(yùn)動(dòng)量v （只含（只含T或含或含T，L的），的），動(dòng)力量動(dòng)力量 （含（含M量綱的）各一個(gè)。量綱的）各一個(gè)。),(vkdlfpw用用d、v、 對(duì)對(duì) 中的各項(xiàng)進(jìn)行無中的各項(xiàng)進(jìn)行無量綱化，得到量綱化，得到734個(gè)無量綱數(shù)：個(gè)無量綱數(shù)：),(vkdlfp2kdplvdvd、 、 、w組合成新的函數(shù)關(guān)系：組合成新的函數(shù)關(guān)系：2022-3-318式中函數(shù)的具體形式由實(shí)驗(yàn)確定。實(shí)驗(yàn)得知，壓差式中函數(shù)的具體形式由實(shí)驗(yàn)確定。實(shí)驗(yàn)得知，壓差p 與管長與管長l成正比，因此：成正比，因此：這樣，我們運(yùn)用這樣，我們運(yùn)用定理，結(jié)合實(shí)驗(yàn)，得到了大家熟知的管流沿程損失公式。定理，結(jié)合

16、實(shí)驗(yàn)，得到了大家熟知的管流沿程損失公式。由分析過程可見，參數(shù)無量綱化是關(guān)鍵，應(yīng)給予充分的由分析過程可見，參數(shù)無量綱化是關(guān)鍵，應(yīng)給予充分的重視，有時(shí)可以用單位分析來進(jìn)行無量綱化。重視，有時(shí)可以用單位分析來進(jìn)行無量綱化。2022-3-319 w11-2-4流體力學(xué)模型研究方法流體力學(xué)模型研究方法 1、模型律的選擇：、模型律的選擇： 為了使模型和原型流動(dòng)完全相似，除要幾何相似外，各為了使模型和原型流動(dòng)完全相似，除要幾何相似外，各獨(dú)立的相似準(zhǔn)數(shù)應(yīng)同時(shí)滿足。但實(shí)際上要同時(shí)滿足各準(zhǔn)數(shù)很獨(dú)立的相似準(zhǔn)數(shù)應(yīng)同時(shí)滿足。但實(shí)際上要同時(shí)滿足各準(zhǔn)數(shù)很困難，甚至是不可能的，一般只能達(dá)到近似相似，就是保證困難，甚至是不可能

17、的，一般只能達(dá)到近似相似，就是保證對(duì)流動(dòng)起重要作用的力相似對(duì)流動(dòng)起重要作用的力相似。如有壓管流，粘滯力起主要作。如有壓管流，粘滯力起主要作用，應(yīng)按雷諾準(zhǔn)數(shù)設(shè)計(jì)模型；在大多明渠流動(dòng)中，重力起主用，應(yīng)按雷諾準(zhǔn)數(shù)設(shè)計(jì)模型；在大多明渠流動(dòng)中，重力起主要作用，應(yīng)按弗諾得準(zhǔn)數(shù)設(shè)計(jì)模型。要作用，應(yīng)按弗諾得準(zhǔn)數(shù)設(shè)計(jì)模型。 2、模型設(shè)計(jì)：、模型設(shè)計(jì)： 進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，通常先根據(jù)實(shí)驗(yàn)場地、模型制作和測(cè)量進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，通常先根據(jù)實(shí)驗(yàn)場地、模型制作和測(cè)量條件定出長度比尺；再以選定的比尺縮小原型的幾何尺寸，條件定出長度比尺；再以選定的比尺縮小原型的幾何尺寸，得出模型的幾何邊界；根據(jù)對(duì)流動(dòng)受力情況的分析，滿足對(duì)得出模型的幾

18、何邊界；根據(jù)對(duì)流動(dòng)受力情況的分析，滿足對(duì)流動(dòng)起主要作用的力相似，選擇模型律；最后按選用的模型流動(dòng)起主要作用的力相似，選擇模型律；最后按選用的模型律，確定流速比尺及模型的流量。律，確定流速比尺及模型的流量。 2022-3-320 w11-2-5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法 w模型實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理，主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)所選定的模型律，模型實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理，主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)所選定的模型律，將模型實(shí)驗(yàn)獲得的速度、壓強(qiáng)、流量等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)換算成原將模型實(shí)驗(yàn)獲得的速度、壓強(qiáng)、流量等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)換算成原型的相應(yīng)數(shù)據(jù)。型的相應(yīng)數(shù)據(jù)。w例：管流阻力實(shí)驗(yàn)，模型比尺為例：管流阻力實(shí)驗(yàn)，模型比尺為5，原型模型介質(zhì)相同，若，原型模

19、型介質(zhì)相同，若測(cè)出模型的壓差為測(cè)出模型的壓差為50Kpa，求原型的壓差。，求原型的壓差。w解：根據(jù)雷諾模型律：解：根據(jù)雷諾模型律：w 又：又： mmmnnnlvlvnmnv1v5mll22nmnnmmppvv2222150225nnnnmmmmmvvpppKPavv2022-3-321w11-3-1層流與紊流現(xiàn)象層流與紊流現(xiàn)象w11-3-2流動(dòng)阻力分類流動(dòng)阻力分類w11-3-3圓管中層流與紊流的速度分布圓管中層流與紊流的速度分布w11-3-4層流與紊流沿程阻力系數(shù)的計(jì)算層流與紊流沿程阻力系數(shù)的計(jì)算w11-3-5局部阻力產(chǎn)生的原因和計(jì)算方法局部阻力產(chǎn)生的原因和計(jì)算方法w11-3-6減少（局部）阻

20、力的措施減少（局部）阻力的措施w11-3流動(dòng)阻力和能量損失流動(dòng)阻力和能量損失2022-3-322w11-3-1層流與紊流現(xiàn)象層流與紊流現(xiàn)象層流層流為各層質(zhì)點(diǎn)互不摻混分層有規(guī)則的流動(dòng)。為各層質(zhì)點(diǎn)互不摻混分層有規(guī)則的流動(dòng)。紊流紊流為流體質(zhì)點(diǎn)互相強(qiáng)烈摻混運(yùn)動(dòng)極不規(guī)則的流動(dòng)。為流體質(zhì)點(diǎn)互相強(qiáng)烈摻混運(yùn)動(dòng)極不規(guī)則的流動(dòng)。流態(tài)的判別條件是流態(tài)的判別條件是 層流：層流： 紊流：紊流： 2000Revd2000Revdw5004RevdRvReRv 時(shí)4deR2022-3-323w流動(dòng)阻力分為沿程阻力和局部阻力：流動(dòng)阻力分為沿程阻力和局部阻力：w11-3-2流動(dòng)阻力分類流動(dòng)阻力分類lfjhhh2222242fl

21、 vl vlvhdgdegRggvhj222022-3-324w層流：層流：圓管中層流斷面流速分布是以管中心線圓管中層流斷面流速分布是以管中心線為軸的旋轉(zhuǎn)拋物面為軸的旋轉(zhuǎn)拋物面 w11-3-3圓管中層流與紊流的速度分布圓管中層流與紊流的速度分布)(4220rrJumax21uv Re642022-3-325w層流總結(jié)：層流總結(jié)：w11-3-3圓管中層流與紊流的速度分布圓管中層流與紊流的速度分布w斷面平均流速是最大流速的斷面平均流速是最大流速的1/2；w動(dòng)能修正系數(shù)動(dòng)能修正系數(shù)2w動(dòng)量修正系數(shù)動(dòng)量修正系數(shù)1.33w沿程損失系數(shù)只是沿程損失系數(shù)只是Re數(shù)的函數(shù)而與管道數(shù)的函數(shù)而與管道粗糙程度無關(guān)：

22、粗糙程度無關(guān)：2022-3-326w紊流：紊流：w對(duì)于圓管紊流，可以從理論上證明斷面上流速分對(duì)于圓管紊流，可以從理論上證明斷面上流速分布是對(duì)數(shù)型的布是對(duì)數(shù)型的 ：cyuln10式中式中為卡門通用系數(shù)由實(shí)驗(yàn)確定，為卡門通用系數(shù)由實(shí)驗(yàn)確定，y為點(diǎn)到管壁的距離，為點(diǎn)到管壁的距離，C為為積分常數(shù)。積分常數(shù)。2022-3-327w11-3-4層流與紊流沿程阻力系數(shù)的計(jì)算層流與紊流沿程阻力系數(shù)的計(jì)算164(Re)Ref根據(jù)尼古拉茲實(shí)驗(yàn)沿程阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)和粗糙度的根據(jù)尼古拉茲實(shí)驗(yàn)沿程阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)和粗糙度的變化，劃分為五個(gè)區(qū)：變化，劃分為五個(gè)區(qū)：I、層流區(qū)、層流區(qū) II、臨界過渡區(qū)、臨界過渡區(qū) (Re)

23、2f III、紊流光滑區(qū)、紊流光滑區(qū) 30.250.3164(Re)RefIV、紊流過渡區(qū)、紊流過渡區(qū) )(Re,4dKf V、紊流粗糙區(qū)、紊流粗糙區(qū)(阻力平方區(qū)阻力平方區(qū)) )(5dKf2022-3-328w 尼古拉茲實(shí)驗(yàn)曲線尼古拉茲實(shí)驗(yàn)曲線2022-3-329光滑區(qū)的布拉修斯公式光滑區(qū)的布拉修斯公式 25. 0Re3164. 0粗糙區(qū)的希弗林松公式粗糙區(qū)的希弗林松公式 25. 0)(11. 0dk柯列勃洛克公式（光滑、過渡、粗糙均適用）柯列勃洛克公式（光滑、過渡、粗糙均適用）)Re51. 27 . 3lg(21dk阿里特蘇里公式（光滑、過渡、粗糙均適用）阿里特蘇里公式（光滑、過渡、粗糙均適

24、用）25. 0)Re68(11. 0dk 常用計(jì)算常用計(jì)算公式公式 ： 2022-3-330莫迪圖 2022-3-331w11-3-5局部阻力產(chǎn)生的原因和計(jì)算方法局部阻力產(chǎn)生的原因和計(jì)算方法w局部阻力產(chǎn)生的原因主要是由于固體邊界斷面的尺寸、形局部阻力產(chǎn)生的原因主要是由于固體邊界斷面的尺寸、形狀、流動(dòng)方向的改變而造成局部流速分布的重新組合，形成狀、流動(dòng)方向的改變而造成局部流速分布的重新組合，形成漩渦，從而加大了局部的機(jī)械能消耗。漩渦，從而加大了局部的機(jī)械能消耗。2022-3-332w局部阻力局部阻力計(jì)算方法計(jì)算方法2j2vhggvAAgvAAhj21212221221221突然擴(kuò)大突然擴(kuò)大221

25、11AA212()2jvvhg突然縮小突然縮小22210.5 12jAvhAg2210.5 1AA建議記憶流速大的對(duì)應(yīng)的系數(shù)兩個(gè)特殊情況：兩個(gè)特殊情況：淹沒出流，管道進(jìn)口 1 0.52022-3-333w1、流線或錐形管道進(jìn)口、流線或錐形管道進(jìn)口w2、漸擴(kuò)（縮）或階梯擴(kuò)（縮）代替突擴(kuò)（縮）、漸擴(kuò)（縮）或階梯擴(kuò)（縮）代替突擴(kuò)（縮）w3、加大彎管轉(zhuǎn)彎半徑、加大彎管轉(zhuǎn)彎半徑w4、導(dǎo)葉彎管減小二次流、導(dǎo)葉彎管減小二次流w5、順流三通或、順流三通或TY三通或切割折角三通三通或切割折角三通w6、先擴(kuò)后彎或先彎后縮、先擴(kuò)后彎或先彎后縮w11-3-6減少局部阻力的措施減少局部阻力的措施2022-3-334w1

26、1-4-1 簡單管路的計(jì)算簡單管路的計(jì)算w11-4-2 串聯(lián)管路的計(jì)算串聯(lián)管路的計(jì)算w11-4-3并聯(lián)管路的計(jì)算并聯(lián)管路的計(jì)算w11-4管道計(jì)算管道計(jì)算2022-3-335w所謂簡單管路就是具有相同管徑所謂簡單管路就是具有相同管徑d，相同流量，相同流量Q的管段，的管段，它是組成各種復(fù)雜管路的基本單元它是組成各種復(fù)雜管路的基本單元 11-4-1簡單管路的計(jì)算簡單管路的計(jì)算2428QgddlH5242/8msgddlSH2HHSQw液體情況液體情況2022-3-336氣體情況：氣體情況：2QSHpH428ddlSSHp2ppSQS稱為管路阻抗，在阻力平方區(qū)，稱為管路阻抗，在阻力平方區(qū)，S 不隨流不

27、隨流速的變化而變化，認(rèn)為是常數(shù)速的變化而變化，認(rèn)為是常數(shù)2022-3-337氣體情況：氣體情況：2QSHpH428ddlSSHp2ppSQS稱為管路阻抗，在阻力平方區(qū)，稱為管路阻抗，在阻力平方區(qū)，S 不隨流不隨流速的變化而變化，認(rèn)為是常數(shù)速的變化而變化，認(rèn)為是常數(shù)2022-3-338 虹吸管虹吸管即管道中一部分高出上游供水液面的簡單管路。即管道中一部分高出上游供水液面的簡單管路。因?yàn)楹缥苤写嬖谡婵諈^(qū)段，有氣化問題。為了保證虹吸因?yàn)楹缥苤写嬖谡婵諈^(qū)段，有氣化問題。為了保證虹吸管正常流動(dòng)，必須限定管中最大真空高度不得超過允許值管正常流動(dòng)，必須限定管中最大真空高度不得超過允許值hv=78.5m2

28、022-3-33911-4-2串聯(lián)管路的計(jì)算串聯(lián)管路的計(jì)算串聯(lián)管路串聯(lián)管路是兩條或兩條以上是兩條或兩條以上簡單管路首尾相接組合而成簡單管路首尾相接組合而成 。管段相接之點(diǎn)稱為管段相接之點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)。水力特征水力特征：如各節(jié)點(diǎn)沒有流量流出則如各節(jié)點(diǎn)沒有流量流出則各各管段流量相等：管段流量相等：各管段損失之和為總損失：各管段損失之和為總損失： 321QQQ23322221132131QSQSQShhhhllll321SSSS2022-3-34011-4-3并聯(lián)管路的計(jì)算并聯(lián)管路的計(jì)算w并聯(lián)管路并聯(lián)管路是兩條或是兩條或兩條以上簡單管路兩條以上簡單管路首首相連尾尾相連首首相連尾尾相連而成而成 。水力

29、特征水力特征： 總流量等于各支管總流量等于各支管的流量之和的流量之和 321QQQQ各支管的水頭損失相等，等于總損失各支管的水頭損失相等，等于總損失blalllhhhh3212022-3-341w得到總阻抗公式：得到總阻抗公式：3211111SSSSw各管段的流量關(guān)系：各管段的流量關(guān)系：1212111:.:.:nnQQQSSS2022-3-342w11-5-1勢(shì)函數(shù)和流函數(shù)概念勢(shì)函數(shù)和流函數(shù)概念w11-5-2簡單流動(dòng)分析簡單流動(dòng)分析w11-5-3圓柱形測(cè)速管原理圓柱形測(cè)速管原理w11-5-4旋轉(zhuǎn)氣流性質(zhì)旋轉(zhuǎn)氣流性質(zhì)w11-5-5紊流射流的一般特性紊流射流的一般特性w11-5-6特殊射流特殊射流

30、w11-5特定流動(dòng)分析與射流特定流動(dòng)分析與射流2022-3-343w為無旋流動(dòng)，也為無旋流動(dòng)，也稱為有勢(shì)流動(dòng)，稱為有勢(shì)流動(dòng)，簡稱簡稱勢(shì)流勢(shì)流w11-5-1勢(shì)函數(shù)和流函數(shù)概念勢(shì)函數(shù)和流函數(shù)概念021021021yuxuxuzuzuyuxyzzxyyzx速度勢(shì)函數(shù)速度勢(shì)函數(shù) 與速度分量存在與速度分量存在如下關(guān)系：如下關(guān)系：dzudyudxuzyxdzyx),(dzzdyydxxdzuyuxuzyx2022-3-344w不可壓縮流體勢(shì)流的速度勢(shì)函數(shù)，滿足不可壓縮流體勢(shì)流的速度勢(shì)函數(shù)，滿足拉普拉斯方程，是調(diào)和函數(shù)拉普拉斯方程，是調(diào)和函數(shù) 2222220 xyz對(duì)于不可壓縮流體平面流動(dòng)，存在流函數(shù)對(duì)于不

31、可壓縮流體平面流動(dòng)，存在流函數(shù)),(yx。xuyuyx不可壓縮流體平面無旋流動(dòng)的流函數(shù)，滿足拉普拉斯方程，不可壓縮流體平面無旋流動(dòng)的流函數(shù)，滿足拉普拉斯方程，也是調(diào)和函數(shù)也是調(diào)和函數(shù) 02222yx流函數(shù)等值線（即流線）和勢(shì)函數(shù)流函數(shù)等值線（即流線）和勢(shì)函數(shù)等值線（簡稱等勢(shì)線）正交，構(gòu)成等值線（簡稱等勢(shì)線）正交，構(gòu)成流網(wǎng)。流網(wǎng)。 2022-3-345。w 一切不可壓縮流體的一切不可壓縮流體的平面平面流動(dòng)，無論是有旋流動(dòng)，無論是有旋流動(dòng)或是無旋流動(dòng)都存在流函數(shù)，但是，只流動(dòng)或是無旋流動(dòng)都存在流函數(shù)，但是，只有無旋流動(dòng)才存在勢(shì)函數(shù)。平面勢(shì)流的流函有無旋流動(dòng)才存在勢(shì)函數(shù)。平面勢(shì)流的流函數(shù)和勢(shì)函數(shù)互為

32、共軛函數(shù)。數(shù)和勢(shì)函數(shù)互為共軛函數(shù)。 2022-3-346w勢(shì)流在數(shù)學(xué)上的一個(gè)非常有意義的性質(zhì)，是勢(shì)流的可疊勢(shì)流在數(shù)學(xué)上的一個(gè)非常有意義的性質(zhì)，是勢(shì)流的可疊加性，新流動(dòng)的流函數(shù)為原來流函數(shù)的代數(shù)和。加性，新流動(dòng)的流函數(shù)為原來流函數(shù)的代數(shù)和。w偶極流與勻速直線流的疊加就形成繞圓柱體的流動(dòng)，疊偶極流與勻速直線流的疊加就形成繞圓柱體的流動(dòng)，疊加后的速度分量為：加后的速度分量為：w11-5-3圓柱形測(cè)速管原理圓柱形測(cè)速管原理cos)1 (220rRvrursin)1 (220rRvru在輪廓線上：在輪廓線上： sin200vuur2022-3-347w圓柱形測(cè)速管原理圓柱形測(cè)速管原理在輪廓線上在輪廓線上

33、/2處：處： 02uv 為來流速度的為來流速度的2倍倍利用這一關(guān)系可以制成圓柱形測(cè)速管：利用這一關(guān)系可以制成圓柱形測(cè)速管：在輪廓線上在輪廓線上/6和和5/6處：處： 0uv sin20vvs00212vvvvCB0Av22022ABBABBBppvzzgvpzg2022-3-34820()()2ABABvppzzg02()()ABABppvgzz如果如果B孔開在孔開在/2處怎么計(jì)算？處怎么計(jì)算？20(2)()()2ABABvppzzg012()()2ABABppvgzz()()ABABppzz的計(jì)算依舊是關(guān)鍵的計(jì)算依舊是關(guān)鍵2022-3-349w 可將旋轉(zhuǎn)射流的速度分解為三個(gè)分量：可將旋轉(zhuǎn)射流

34、的速度分解為三個(gè)分量：w(1)沿射流前進(jìn)方向的軸向速度；沿射流前進(jìn)方向的軸向速度；w(2)在橫截面上沿半徑方向的徑向速度；在橫截面上沿半徑方向的徑向速度；w(3)在橫截面上做圓周運(yùn)動(dòng)的切向速度在橫截面上做圓周運(yùn)動(dòng)的切向速度 。w切向速度的存在或旋轉(zhuǎn)是其基本特征，由于離心力的作用切向速度的存在或旋轉(zhuǎn)是其基本特征，由于離心力的作用和一般射流相比其和一般射流相比其擴(kuò)散速度快，射程短，紊動(dòng)性強(qiáng)，中心擴(kuò)散速度快，射程短，紊動(dòng)性強(qiáng)，中心區(qū)域有回流。區(qū)域有回流。w由于切向速度、徑向速度沿半徑方向上分布不均勻，使得由于切向速度、徑向速度沿半徑方向上分布不均勻，使得沿半徑方向上靜壓強(qiáng)分布也不均勻，則對(duì)于周圍介質(zhì)

35、的靜沿半徑方向上靜壓強(qiáng)分布也不均勻，則對(duì)于周圍介質(zhì)的靜壓差也不相等。這與軸對(duì)稱圓斷面自由射流是不同的。壓差也不相等。這與軸對(duì)稱圓斷面自由射流是不同的。2022-3-350w 氣體自孔口、管嘴或條縫向外噴射所形成的流動(dòng)，稱為氣體淹沒射氣體自孔口、管嘴或條縫向外噴射所形成的流動(dòng)，稱為氣體淹沒射流。簡稱為氣體射流。當(dāng)出口速度較大，流動(dòng)呈紊流狀態(tài)時(shí)，叫做紊流流。簡稱為氣體射流。當(dāng)出口速度較大，流動(dòng)呈紊流狀態(tài)時(shí)，叫做紊流射流。出流到無限大空間中，流動(dòng)不受固體邊壁的限制，為無限空間射射流。出流到無限大空間中，流動(dòng)不受固體邊壁的限制，為無限空間射流，又稱自由射流。反之，為有限空間射流，又稱受限射流。流，又稱

36、自由射流。反之，為有限空間射流，又稱受限射流。w11-5-5紊流射流的一般特性紊流射流的一般特性2022-3-351w 1、射流結(jié)構(gòu)：過流斷面、起始段及主體段、射流結(jié)構(gòu)：過流斷面、起始段及主體段w 2、幾何特征：射流按一定的擴(kuò)散角向前作擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，這就、幾何特征：射流按一定的擴(kuò)散角向前作擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，這就是它的幾何特征，圓斷面射流射流半徑沿射程的變化規(guī)律：是它的幾何特征，圓斷面射流射流半徑沿射程的變化規(guī)律： 147. 08 . 600dasdDw 3、運(yùn)動(dòng)特征：用半經(jīng)驗(yàn)公式表示射流各橫截面上的無因次、運(yùn)動(dòng)特征：用半經(jīng)驗(yàn)公式表示射流各橫截面上的無因次速度分布速度分布 ：25 . 11Ryvvmw 4、

37、動(dòng)力特征：沿程動(dòng)量守恒、動(dòng)力特征：沿程動(dòng)量守恒w計(jì)算可參照表格數(shù)據(jù)和公式計(jì)算可參照表格數(shù)據(jù)和公式2022-3-352w11-5-6特殊射流特殊射流w 1 溫差或濃差射流溫差或濃差射流：溫差、濃差射流就是射流本身的溫：溫差、濃差射流就是射流本身的溫度或濃度與周圍氣體的溫度、濃度有差異。射流是質(zhì)量交度或濃度與周圍氣體的溫度、濃度有差異。射流是質(zhì)量交換，熱量交換，濃度交換的過程。而在這些交換中，由于換，熱量交換，濃度交換的過程。而在這些交換中，由于熱量擴(kuò)散比動(dòng)量擴(kuò)散要快些，因此溫度邊界層比速度邊界熱量擴(kuò)散比動(dòng)量擴(kuò)散要快些，因此溫度邊界層比速度邊界層發(fā)展要快些厚些。層發(fā)展要快些厚些。2022-3-35

38、3w 3有限空間射流有限空間射流 ：由于房間邊壁限制了射流邊界層的發(fā)展：由于房間邊壁限制了射流邊界層的發(fā)展擴(kuò)散，射流半徑及流量不是一直增加，增大到一定程度后擴(kuò)散，射流半徑及流量不是一直增加，增大到一定程度后反而逐漸減小，使其邊界線呈橄欖形，如圖反而逐漸減小，使其邊界線呈橄欖形，如圖 w橄欖形的邊界外部橄欖形的邊界外部與固體邊壁間形成與固體邊壁間形成與射流方向相反的與射流方向相反的回流區(qū)，于是流線回流區(qū)，于是流線呈閉合狀。這些閉呈閉合狀。這些閉合流線環(huán)繞的中心，合流線環(huán)繞的中心，就是射流與回流共就是射流與回流共同形成的旋渦中心。同形成的旋渦中心。w貼附射流貼附射流：射流噴：射流噴w口比較靠近固體

39、邊界時(shí)會(huì)出現(xiàn)射流的貼附現(xiàn)象。貼附射流口比較靠近固體邊界時(shí)會(huì)出現(xiàn)射流的貼附現(xiàn)象。貼附射流可以看成是完整射流的一半，規(guī)律相同?？梢钥闯墒峭暾淞鞯囊话耄?guī)律相同。2022-3-354w11-6-1壓力波傳播和音速概念壓力波傳播和音速概念w11-6-2可壓縮流體一元穩(wěn)定流動(dòng)的基本方程可壓縮流體一元穩(wěn)定流動(dòng)的基本方程w11-6-3漸縮噴管與拉伐爾管的特點(diǎn)漸縮噴管與拉伐爾管的特點(diǎn)w11-6-5實(shí)際噴管的性能實(shí)際噴管的性能w11-6氣體動(dòng)力學(xué)氣體動(dòng)力學(xué)2022-3-355 音波傳播速度很快，在傳播過程中與外界來不及進(jìn)行音波傳播速度很快，在傳播過程中與外界來不及進(jìn)行熱量交換，且忽略切應(yīng)力作用，無能量損失。所

40、以整個(gè)傳熱量交換，且忽略切應(yīng)力作用，無能量損失。所以整個(gè)傳播過程可作為等熵過程。播過程可作為等熵過程。 應(yīng)用氣體等熵過程方程式，應(yīng)用氣體等熵過程方程式， ，得到，得到氣體中音速氣體中音速公式公式: :cpkkRTpkddpc 其中其中k為定壓比熱與定容比熱之比為定壓比熱與定容比熱之比 。 氣流某斷面的流速，設(shè)想以無摩擦絕熱過程降低至氣流某斷面的流速，設(shè)想以無摩擦絕熱過程降低至零時(shí)，斷面各參數(shù)所達(dá)到的值，稱為氣流在該斷面的滯零時(shí)，斷面各參數(shù)所達(dá)到的值，稱為氣流在該斷面的滯止參數(shù)。滯止參數(shù)以下標(biāo)止參數(shù)。滯止參數(shù)以下標(biāo)“0”表示。例如表示。例如 等相應(yīng)地稱為滯止壓強(qiáng)、滯止密度、滯止溫度、滯止焓等相應(yīng)

41、地稱為滯止壓強(qiáng)、滯止密度、滯止溫度、滯止焓值、滯止音速值、滯止音速 。00000,ciTp2022-3-356w(1)等熵流動(dòng)中，各斷面滯止參數(shù)不變，其中等熵流動(dòng)中，各斷面滯止參數(shù)不變，其中 反映了包括熱能在內(nèi)的氣流全部能量。反映了包括熱能在內(nèi)的氣流全部能量。w(2)等熵流動(dòng)中，氣流速度若沿流增大，則氣流溫度、等熵流動(dòng)中，氣流速度若沿流增大，則氣流溫度、焓、音速，沿程降低。焓、音速，沿程降低。w(3)由于當(dāng)?shù)貧饬魉俣鹊拇嬖?，同一氣流中?dāng)?shù)匾羲儆烙捎诋?dāng)?shù)貧饬魉俣鹊拇嬖?，同一氣流中?dāng)?shù)匾羲儆肋h(yuǎn)小于滯止音速，氣流中最大音速是滯止時(shí)的音速。遠(yuǎn)小于滯止音速，氣流中最大音速是滯止時(shí)的音速。w馬赫數(shù)馬赫數(shù)為

42、當(dāng)?shù)厮俣扰c該點(diǎn)當(dāng)?shù)匾羲俚谋戎担簽楫?dāng)?shù)厮俣扰c該點(diǎn)當(dāng)?shù)匾羲俚谋戎担簑 即氣流本身速度大于音速，則氣流中參即氣流本身速度大于音速，則氣流中參數(shù)的變化不能向上游傳播，這就是數(shù)的變化不能向上游傳播，這就是超音速流動(dòng)超音速流動(dòng)。w 氣流本身速度小于音速，則氣流中參數(shù)氣流本身速度小于音速，則氣流中參數(shù)的變化能夠各向傳播，這就是的變化能夠各向傳播，這就是亞音速流動(dòng)亞音速流動(dòng)。 w馬赫數(shù)馬赫數(shù)M是氣體動(dòng)力學(xué)中一個(gè)重要無因次數(shù)，它反映是氣體動(dòng)力學(xué)中一個(gè)重要無因次數(shù)，它反映慣性力與彈性力的相對(duì)比值，是確定氣體流動(dòng)狀態(tài)的慣性力與彈性力的相對(duì)比值，是確定氣體流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)數(shù)。準(zhǔn)數(shù)。cvM cvM , 1cvM , 100

43、0,ciT2022-3-357w氣體一元流動(dòng)微分形式的伯努利方程：氣體一元流動(dòng)微分形式的伯努利方程：w定容流動(dòng)定容流動(dòng)w等溫流動(dòng)等溫流動(dòng)w絕熱流動(dòng)絕熱流動(dòng) w其中其中k為定壓比熱與定容比熱之比為定壓比熱與定容比熱之比 w11-6-2可壓縮流體一元穩(wěn)定流動(dòng)的基本方程可壓縮流體一元穩(wěn)定流動(dòng)的基本方程0)2(2vddp c，cgvp22 cT cvpRT2ln2221212kpvkvRTckkcpk2022-3-358 絕熱過程中，單位質(zhì)量流體所具有的內(nèi)能：絕熱過程中，單位質(zhì)量流體所具有的內(nèi)能：w絕熱過程的全能方程式：絕熱過程的全能方程式：w用焓用焓 表示的全能方程式：表示的全能方程式：w空氣的絕熱

44、指數(shù)空氣的絕熱指數(shù)k1.4，氣體常數(shù)，氣體常數(shù)wR287J/kg K ， 1VkpucTk22pvuc22vicpiu2022-3-359 氣體連續(xù)性運(yùn)動(dòng)方程：氣體連續(xù)性運(yùn)動(dòng)方程：w斷面斷面A與氣流速度與氣流速度v間的關(guān)系間的關(guān)系 ， 0AdAdvdvvdvMAdA) 1(2w1、 M 1時(shí)為時(shí)為亞音速亞音速，A增大增大v減小，與不可壓減小，與不可壓縮時(shí)情況縮時(shí)情況相同相同；w2、 M 1時(shí)為時(shí)為超音速超音速，A增大增大v增大，與不可壓增大，與不可壓縮時(shí)情況縮時(shí)情況不同不同； 3、 M1為臨界狀態(tài)，氣為臨界狀態(tài)，氣體達(dá)到臨界狀態(tài)的斷面，體達(dá)到臨界狀態(tài)的斷面，稱為稱為臨界斷面，臨界斷面，臨界斷面

45、臨界斷面只能是只能是最小斷面最小斷面。2022-3-360w 為了得到超音速氣為了得到超音速氣流，可使亞音速氣流流流，可使亞音速氣流流經(jīng)收縮管，并使其在最經(jīng)收縮管，并使其在最小斷面上達(dá)到音速，然小斷面上達(dá)到音速，然后再進(jìn)入擴(kuò)張管，滿足后再進(jìn)入擴(kuò)張管，滿足氣流的進(jìn)一步膨脹增速，氣流的進(jìn)一步膨脹增速，便可獲得超音速氣流。便可獲得超音速氣流。這就確定了從亞音速獲這就確定了從亞音速獲得超音速的噴管形狀，得超音速的噴管形狀，見圖，此種噴管稱為拉見圖，此種噴管稱為拉伐爾噴管伐爾噴管 。管斷面面積、。管斷面面積、壓力、流速的變化規(guī)律壓力、流速的變化規(guī)律如圖。如圖。w w11-6-3漸縮噴管與拉伐爾管的特點(diǎn)漸

46、縮噴管與拉伐爾管的特點(diǎn)2022-3-361w噴管中各參數(shù)的變化規(guī)律噴管中各參數(shù)的變化規(guī)律2022-3-362w11-6-4實(shí)際噴管的性能實(shí)際噴管的性能2022-3-363w11-7-1泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線w11-7-2網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中泵與風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中泵與風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)w11-7-3離心式泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)離心式泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)w11-7-4離心式泵與風(fēng)機(jī)的選擇離心式泵與風(fēng)機(jī)的選擇w11-7-5氣蝕氣蝕 安裝要求安裝要求w11-7泵與風(fēng)機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的匹配泵與風(fēng)機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的匹配2022-3-364w11-7-1泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線 由于泵和風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程、流量以及

47、所需的功率等性能是由于泵和風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程、流量以及所需的功率等性能是互相影響的，所以通常用以下三種形式來表示這些性能互相影響的，所以通常用以下三種形式來表示這些性能之間的關(guān)系：之間的關(guān)系： 1、泵或風(fēng)機(jī)所提供的流量和揚(yáng)程之間的關(guān)系，、泵或風(fēng)機(jī)所提供的流量和揚(yáng)程之間的關(guān)系，用用 來表示；來表示；2、泵或風(fēng)機(jī)所提供的流量和所需外加軸功率之間的關(guān)、泵或風(fēng)機(jī)所提供的流量和所需外加軸功率之間的關(guān)系，用系，用 來表示。來表示。3、泵或風(fēng)機(jī)所提供的流量與設(shè)備本身效率之間的關(guān)系，、泵或風(fēng)機(jī)所提供的流量與設(shè)備本身效率之間的關(guān)系，用用 來表示；來表示； 上述三種關(guān)系常以曲線形式繪在以流量上述三種關(guān)系常以曲線形式繪在以

48、流量Q為橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo)的圖上。這些曲線叫做性能曲線。的圖上。這些曲線叫做性能曲線。)(1QfH )(2QfN )(3Qf2022-3-365w泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)及有關(guān)概念泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)及有關(guān)概念 w水泵揚(yáng)程水泵揚(yáng)程H：單位重量的水通過水泵獲得的機(jī)械能增量。：單位重量的水通過水泵獲得的機(jī)械能增量。w風(fēng)機(jī)全壓風(fēng)機(jī)全壓p：以壓強(qiáng)表示的，單位重量的氣體通過風(fēng)機(jī)獲得：以壓強(qiáng)表示的，單位重量的氣體通過風(fēng)機(jī)獲得的機(jī)械能增量。的機(jī)械能增量。w體積流量體積流量Q：單位時(shí)間里泵或風(fēng)機(jī)輸送流體的體積。：單位時(shí)間里泵或風(fēng)機(jī)輸送流體的體積。w功率功率Ne，N:單位時(shí)間內(nèi)流體從泵或風(fēng)機(jī)所獲得的機(jī)械能稱單位時(shí)間內(nèi)流體從

49、泵或風(fēng)機(jī)所獲得的機(jī)械能稱為為有效功率有效功率；單位時(shí)間內(nèi)原動(dòng)機(jī)給泵或風(fēng)機(jī)的機(jī)械能稱為；單位時(shí)間內(nèi)原動(dòng)機(jī)給泵或風(fēng)機(jī)的機(jī)械能稱為軸軸功率功率。w效率效率：有效功率占軸功率的百分比稱為效率。：有效功率占軸功率的百分比稱為效率。NeQHNepQ（泵） （風(fēng)機(jī)） 22221121()()22pvpvHzzggpHNeN2022-3-366w泵的揚(yáng)程計(jì)算泵的揚(yáng)程計(jì)算w1、讀表、讀表22221121()()22pvpvHzzggw2、向水箱供水：、向水箱供水：w 單位重量水的機(jī)械能的增量，加上管路總損失單位重量水的機(jī)械能的增量，加上管路總損失w3、閉合管路、閉合管路2HHSQ2022-3-367w機(jī)器內(nèi)的各

50、種損失機(jī)器內(nèi)的各種損失 w泵或風(fēng)機(jī)損失可分為流動(dòng)水力損失泵或風(fēng)機(jī)損失可分為流動(dòng)水力損失(降低實(shí)際壓力降低實(shí)際壓力)，容，容積損失積損失(減少流量減少流量)，機(jī)械損失。，機(jī)械損失。w1水力損失水力損失，主要包括進(jìn)口損失，撞擊損失，葉輪中的，主要包括進(jìn)口損失，撞擊損失，葉輪中的水力損失，動(dòng)壓轉(zhuǎn)換和機(jī)殼出口損失。水力損失，動(dòng)壓轉(zhuǎn)換和機(jī)殼出口損失。w2容積損失容積損失，由高壓區(qū)泄漏回低壓區(qū)的回流量。，由高壓區(qū)泄漏回低壓區(qū)的回流量。w3機(jī)械損失機(jī)械損失，泵和風(fēng)機(jī)的機(jī)械損失包括軸承和軸封的摩，泵和風(fēng)機(jī)的機(jī)械損失包括軸承和軸封的摩擦損失，還包括葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其外表與機(jī)殼內(nèi)流體之間發(fā)擦損失，還包括葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其外表

51、與機(jī)殼內(nèi)流體之間發(fā)生的所謂圓盤摩擦損失。生的所謂圓盤摩擦損失。mhvmTTeHQQHNN2022-3-368w機(jī)器內(nèi)的各種損失機(jī)器內(nèi)的各種損失 w水力損失水力損失w各種損失各種損失w容積損失與圓盤損失容積損失與圓盤損失w其他機(jī)械損失其他機(jī)械損失2022-3-369w性能曲線形成過程示意性能曲線形成過程示意 2022-3-370w實(shí)際的性能曲線實(shí)際的性能曲線 2022-3-371w性能曲線中性能曲線中HQ曲線最常用，因?yàn)樗沂玖吮没蝻L(fēng)機(jī)的曲線最常用，因?yàn)樗沂玖吮没蝻L(fēng)機(jī)的兩個(gè)最重要、最有實(shí)用意義的性能參數(shù)之間的關(guān)系兩個(gè)最重要、最有實(shí)用意義的性能參數(shù)之間的關(guān)系 。通常。通常按照曲線的大致傾向可將其

52、分為下列三種：按照曲線的大致傾向可將其分為下列三種：w(1)平坦型，平坦型，(2)陡降型，陡降型，(3)駝峰型。駝峰型。w有駝峰性能的泵或風(fēng)機(jī)在一定的運(yùn)行條件下可能出現(xiàn)不穩(wěn)有駝峰性能的泵或風(fēng)機(jī)在一定的運(yùn)行條件下可能出現(xiàn)不穩(wěn)定工作。這種不穩(wěn)定工作，是應(yīng)當(dāng)避免的。定工作。這種不穩(wěn)定工作，是應(yīng)當(dāng)避免的。w 性能曲線的性能曲線的作用作用主要是為設(shè)計(jì)選型和指導(dǎo)運(yùn)行主要是為設(shè)計(jì)選型和指導(dǎo)運(yùn)行w離心泵和風(fēng)機(jī)一般應(yīng)關(guān)閥門啟動(dòng)和停止。離心泵和風(fēng)機(jī)一般應(yīng)關(guān)閥門啟動(dòng)和停止。 2022-3-372w11-7-2網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中泵與風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中泵與風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn) 通常泵或風(fēng)機(jī)是通常泵或風(fēng)機(jī)是與一定的管路相連接與一定的

53、管路相連接而工作的。一般情況而工作的。一般情況下，流體在管路中流下，流體在管路中流動(dòng)時(shí)所消耗的能量，動(dòng)時(shí)所消耗的能量，首先首先用于補(bǔ)償用于補(bǔ)償壓差、壓差、高差高差：112HHppZ2022-3-373w其次其次是用來克服流體在管路中的流動(dòng)阻力及是用來克服流體在管路中的流動(dòng)阻力及由管道排出時(shí)的動(dòng)壓頭：由管道排出時(shí)的動(dòng)壓頭： 21SQh w揚(yáng)程為上述兩者之和：揚(yáng)程為上述兩者之和：21112SQHhHppHZw上述上述 方程描述的方程描述的HQ關(guān)關(guān)系做成管路系做成管路特性曲線，特性曲線，與與泵的特性曲線的交點(diǎn)即為泵的特性曲線的交點(diǎn)即為其其工作點(diǎn)工作點(diǎn)。2022-3-3742022-3-375w泵與風(fēng)

54、機(jī)的不穩(wěn)定工作泵與風(fēng)機(jī)的不穩(wěn)定工作dQdHdQdH機(jī)管為穩(wěn)定工況點(diǎn)，為穩(wěn)定工況點(diǎn)，反之，為不穩(wěn)定反之，為不穩(wěn)定工況點(diǎn)工況點(diǎn) 2022-3-376w泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)行泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)行w泵與風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行泵與風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行2022-3-377w泵與風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行泵與風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行2022-3-378w泵與風(fēng)機(jī)的串并聯(lián)都最好是性能一致的機(jī)器泵與風(fēng)機(jī)的串并聯(lián)都最好是性能一致的機(jī)器之間進(jìn)行，如果條件不允許，至少應(yīng)該是流之間進(jìn)行，如果條件不允許，至少應(yīng)該是流量接近的串聯(lián)，揚(yáng)程接近的并聯(lián)，否則會(huì)大量接近的串聯(lián)，揚(yáng)程接近的并聯(lián)，否則會(huì)大大降低系統(tǒng)整體效率。大降低系統(tǒng)整體效率。2022-3-379w工況調(diào)節(jié)就是改變工作點(diǎn)，從而改變流量。應(yīng)從改變工況調(diào)節(jié)就是改變工作點(diǎn)，從而改變流量。應(yīng)從改變機(jī)器性能曲線和改變管路性能曲線兩個(gè)途徑著手。機(jī)器性能曲線和改變管路性能曲線兩個(gè)途徑著手。w11-7-3離心式泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)離心式泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)一、改變管路性能曲線的調(diào)節(jié)方法一、改變管路性能曲線的調(diào)節(jié)方法1節(jié)流法：節(jié)流法：在泵在泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)不變或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)不變的情況下，只調(diào)的情況下，只調(diào)節(jié)管路閥門開度節(jié)管路閥門開