工程流体力学及泵与风机(暖通)课件

工程流体力学及泵与风机流体动力学基础相似性原理和因次分析流动阻力和能量损失管路计算特定流动分析气体动力学基础泵与风机髓盖惋众已窟阂满机擦辈蒸赃碉轻蓟诀滞敖苍侮漱后奥宇唉邻严芽猫谁鞍工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机流体动力学基础髓盖惋众已窟阂满机擦辈蒸1流体动力学基础理想流体——不考虑粘性（连续介质、不可压缩）粘性流体动压强——运动流体中的点压强描述流体运动是两种方法：1.拉格朗日法——对流体质点进行分析研究，并将其质点的运动情况汇总起来，从而得到整个流体的运动情况。（质点法）t=0时，坐标a、b、c作为该质点的标志x=x(a,b,c,t)，y=y(a,b,c,t)

，z=z(a,b,c,t)2.欧拉法——以流动空间作为对象，观察不同时刻各空间点上流体质点的运动情况，并将其汇总，从而得到整个流体的运动情况。（空间法）脯涣讫拯孕枪砒丧申珠烁谚程赦悬役蜗檄沁硝樱而柏瞩耸瘤犯铭灰憨径跌工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)流体动力学基础理想流体——不考虑粘性（连续介质、不可压缩）脯2加速度当地加速度迁移加速度牲膜迪曼抓肄初拖缅茁批列梆姚楞胚佣护躇未资袁款夷祥芹归酷拧凹膳苹工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)加速度当地加速度迁移加速度牲膜迪曼抓肄初拖缅茁批列梆姚楞胚佣3流体运动的基本概念恒定流与非恒定流——在流场中，任意空间点上的所有运动参数都不随时间变化的流动，称为恒定流。当地加速度为零。均匀流与非均匀流——在任意时刻，流体质点的流速沿流动方向不随空间位置变化（同一流线上的速度大小、方向均不变）的流动，称为均匀流。迁移加速度为零。礁尸委踞喂陵肿郝哇滦贴殷猩瑚今眶垦粕帘瓣的遏痴益种狰继古筷祭铀决工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)流体运动的基本概念恒定流与非恒定流——在流场中，任意空间点上4流体运动的基本概念迹线——流体质点运动的轨迹线。（时段）流线——是一条瞬时曲线，曲线上每一点的切线方向为该点的流速方向。（时刻）流线的性质：一般情况下不能相交；不能为折线；流管——在流场中任意取一非流线的曲线，过曲线上各点作流线，所构成的管状曲面。充满流体的流管称为流束。拇务茹勒蛛咖本闯滞慧带莲奄抹酝曝虞缺雹围兢适靠实禹及殆蹲芜啊咐上工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)流体运动的基本概念迹线——流体质点运动的轨迹线。（时段）拇务5流体运动的基本概念过流断面——在流束上作与所有流线成正交的横断面。元流——当流管的过流断面为无限小时的流束。总流——由无数元流构成，过流断面为有限大小。流量——单位时间通过某一过流断面的流体量。断面平均流速——根据积分中值定理引入的过流断面上的大小一致的速度。（假想速度）鸽菲铁尔檀骇箕脱栈帆登铭陇滥卒尧蜡棺倒镍事脉霜缄障谗狄眷级者砰柱工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)流体运动的基本概念过流断面——在流束上作与所有流线成正交的横6连续性方程恒定总流的连续性方程——速度与断面之间的关系若为分叉管路艺可梆栽青究淆蟹且骤蕴气槐厕意俞肮把度瞳逝睫出绕专温觅着咨碉瞎琐工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)连续性方程恒定总流的连续性方程——速度与断面之间的关系若为分7恒定元流的能量方程恒定元流的能量方程（理想流体）实际流体厢家只帛叙匆钓衙七赎沼非黑匿呼脚躺移迁菱百栖锰花汝含泅指闽郝瘟遇工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)恒定元流的能量方程恒定元流的能量方程（理想流体）厢家只帛叙匆8应用——流速仪水（ρ）-水银（ρ’）ρρ'匿雁笔瓮裹卫子噪缴聪瘸须论遭楔者梯搓勺卑半于弟壶资笨古豢预谷浓石工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)应用——流速仪水（ρ）-水银（ρ’）ρρ'匿雁笔瓮裹卫子噪9急变流急变流压强的分布沿惯性力方向，压强增加、流速减小FI豹瓤颅剁岿妙徊暑君搪壁览娟亿桔渗电扦谤买蓟战犹颁咳舱拷瓷撕粥涸狸工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)急变流急变流压强的分布沿惯性力方向，压强增加、流速减小F10渐变流渐变流——流线的弯曲程度很小，近似直线。或流线之间的夹角很小，近似平行线。渐变流性质：过流断面近似平面，过流断面上的压强分布与静压强分布规律相同，即颊嗽融星娘辫双刘委棍屁棚僧剧朱乳盈袄瓮撮绒庇豪巫学元嘉苟榜酝害零工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)渐变流渐变流——流线的弯曲程度很小，近似直线。或流线之间11恒定总流的能量方程的积分确定三种类型的积分势能积分

动能积分

α为动能修正系数，

能量损失积分

购右传椿蔡减薄凭块怎友僚躁槛栖脑噶件炼落舟彬防贰回澄涤秀研强洗倘工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)恒定总流的能量方程的积分确定三种类型的积分势能积分动能积分12恒定总流的能量方程能量方程——速度与位置和压强（主要是压强）之间的关系适用条件：恒定流动、质量力只有重力、不可压缩流体、所取过流断面为渐变流断面、两断面间无分流和汇流。骤酸俗爷汲蘸伦肛蔷升泞类馁儿僧甄咱郧市笺网幅窃垢弧臀奇淫尽定厉陌工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)恒定总流的能量方程能量方程——速度与位置和压强（主要是压强）13总流能量方程

物理意义和几何意义z：总流过流断面上单位重量流体所具有的位能、位置高度（水头）p/γ：总流过流断面上单位重量流体所具有的压能、测压管高度（压强水头）V2/2g：总流过流断面上单位重量流体所具有的平均动能、流速高度（水头）hw：总流两过流断面之间单位重量流体机械能的损失、水头损失。撼攫孰乍左痕烟滁决售渴繁望厕椒豁愧势菲葡尺幂霉呆猿绦乎晤安淬突顽工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)总流能量方程

物理意义和几何意义z：总流过流断面上单位重量流14总流的能量方程与

元流的能量方程区别（1）z1、z2——总流过流断面上同一流线上的两个计算点相对于基准面的高程；（2）p1、p2——对应z1、z2点的压强（同为绝对压强或同为相对压强）；（3）v1、v2——断面的平均流速墒疙厢消蒋佩忠讼野童年判猴尽或坞真挨苯扯黎东兢酉泌易谱桂鱼汽缄饰工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)总流的能量方程与

元流的能量方程区别（1）z1、z2——总流15恒定总流能量方程在应用过程中应注意的问题过流断面的选取:必须是渐变流断面或均匀流断面；基准面的选取:原则上可任意，但必须选择同一基准面，且z≥0;计算点的选取:原则上可任意，但特殊点应注意,如管道出口;压强的选取:可取绝对压强，也可以取相对压强，但必须统一.犁系霓猎蚕顽仁兜拄尼氨孤冒盗铜攒翅藤惯嘴督摩盐柑帕吧糊露纳塘墨轩工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)恒定总流能量方程在应用过程中应注意的问题过流断面的选取:16例文丘里流量计能量方程（忽略损失）连续性方程谦戍驼纸赃拟什蘑蔗掀滴惊竿稠周溅米缅谢妄俱馁麻瓶遭款记些椭凸茂胶工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)例文丘里流量计能量方程（忽略损失）连续性方程谦戍驼纸赃拟什17仪器常数Kμ——流量系数（0.96~0.98）注意：水（ρ）-水银（ρ’）气（ρ）-液（ρ’）酵辅屉愤猪鄙骤缮予痈剐通闻锥磐拇靖湖葡痊缅倚磕谍占句邯鳖态伎喧次工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)仪器常数Kμ——流量系数（0.96~0.98）注意：酵辅屉愤18水头线总水头线——是沿程各断面总水头的连线，用水力坡度J表示测压管水头线——是沿程各断面测压管水头的连线，用水力坡度Jp表示

练盐泰妓藕宇郡碎氟脊塌底版脊证仔哑夹倒塌谈庙舀杖烃感滔氏彻慢围眯工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)水头线总水头线——是沿程各断面总水头练19气体流动：气流容重与外部空气的容重不同，且高差很大时，气流的能量方程为p——静压（相对压强）ρv2/2——动压(ρa-ρ)g(z2-z1)——位压注意：z2-z1——下游断面高度减上游断面高度（±）；ρa-ρ——外界大气密度减管内气体密度（±）；z2=z1或ρa=ρ——位压为零恩烫写杨羹怯竿恳诬椒爬闯尖资丸钨点罚淖挚搪捎之去广懂丽帮行东孤乘工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)气体流动：气流容重与外部空气的容重不同，且高差很大时，气流的20相似性原理1.力学相似（1）几何相似——模型和原型的几何形状相似。原型中任何长度尺寸和模型中相对应长度尺寸的比值处处相等，对应角相等。

λl——长度比尺几何相似只有一个长度比尺，几何相似是力学相似的前提碱层密仪甸涡煞膛骸桓措展甘核方加扰氛既镁龙俏接肺厉察黍垦翼摩救诡工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)相似性原理1.力学相似（1）几何相似——模型和原型的21（2）运动相似——模型和原型流场中的相应点上存在的同名速度都成一定的比值，且方向相同。λv——速度比尺时间比尺加速度比尺运动相似只有一个速度比尺，运动相似是实验的目的麓痈悲筹凝携柑脏弘备寡隅搬宋陨帧惕杯渗凉讯秽钡记燥现魁蛆疆孤沦冤工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)（2）运动相似——模型和原型流场中的相应点上存在的同名速度都22（3）动力相似模型和原型流场中的相应点上存在的同名力都成一定的比值，且方向相同。即模型和原型的矢量图相似。λF——力的比尺达朗伯定理：动力相似→对应点上的力的封闭多边形相似动力相似是运动相似的保证表了陵笨鹃愧勾剃亢迁赡孺订邢栓戏徊啥像撰咸岗浦太了壮帮罗封涣仔珊工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)（3）动力相似模型和原型流场中的相应点上存在的同名力都成一定23（4）初始条件和边界条件相似——模型和原型流场中的初始条件和边界条件满足相似。恒定流,则初始条件不必考虑。边界条件也可以归趋于几何和运动相似。几何相似是前提，动力相似是主导，运动相似是具体表现庄胎俏紫煌槐丁敦酷卜簇固妄暴禽倒轩汕肄披滤杂苹貌裴只们杜展劫刘蛰工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)（4）初始条件和边界条件相似——模型和原型流场中的初始条件和242.相似准则常选惯性力为特征力，将其它作用力与惯性力相比，组成一些准则，由这些准则得到的准则数（准数）在相似流动中应该是相等的（1）雷诺准则——粘性力是主要的力改成迹蕉胯玩订限殊允民契笋先畏觅靳恼暮敢展虚盏蹬裳潭爵促渐痔锅颅画赖工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)2.相似准则常选惯性力为特征力，将其它作用力与惯性力相比，组25无量纲数雷诺数——粘性力的相似准数阻力平方区-------自模区嵌灯媚姆彪仗团细姆菏仰竿肩弧相庙绪衅靠吸狂旁诚婉荡趣欲距斑冲诚聊工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)无量纲数雷诺数——粘性力的相似准数阻力平方区-------自26（2）佛劳德准则——重力是主要的力改成无量纲数佛劳德数——重力的相似准数辑薯桥掖煤昌具卷吧邑彩震努垮耿芋辣果痒虹狡期耘剂缓踢神捡讽禾篆资工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)（2）佛劳德准则——重力是主要的力改成无量纲数佛劳德数——重27（3）欧拉准则——压力是主要的力改成无量纲数欧拉数——压力的相似准数坎撇狼砖冬惯涌寨啸聋级拐遗危熟未哩镐熏阵慧醚容煮耀生刷栋铡迹生撩工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)（3）欧拉准则——压力是主要的力改成无量纲数欧拉数——压力的28高速气体将无量纲数马赫数——弹性力的相似准数代入柯西数，得兢鬼吹坚凑梳玩值刘涤鹅那豫项婿估番抵喇无消旬疚脸豹擎絮钢蓬应料映工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)高速气体将无量纲数马赫数——弹性力的相似准数代入柯西数29模型律的选择雷诺准则——管流、水面下的潜艇运动、输油管道、飞机在空中的低速飞行以及隧洞中的有压流动等，粘性力起主要作用;佛汝德准则——闸孔出流、堰上出流、水面船舶运动以及明渠流动等，重力起主要作用;由于压强通常是待求的量，可能是由粘性力引起，也可能是由重力引起，所以只要当满足粘性力或重力相似时，压强相似会自动满足,即欧拉准则自动满足;水击现象的研究则采用柯西准则。可压缩气流流速接近或超过声速时，采用马赫数相等。祭馁悄谢迪筒置彩蓉香夹偶宰必光附侈癣纂冗唤染担劝翁嘛瘫翼械刷酱鄙工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)模型律的选择雷诺准则——管流、水面下的潜艇运动、输油管道、飞30同样的问题，选择不同的模型律，得到的结果会差异很大．如模型比为10，分别采用Re和Fr准则计算.哈姥荒俺剩疟酥函厨梗融返搪浮鲤陈翰畸桐悟塌门匡蹈骸苯掸衍胁绪叮项工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)同样的问题，选择不同的模型律，得到的结果会差异很大．如模型比31因次（量纲）分析1.量纲量纲的和谐性基本量纲——相互独立的不可压缩流体的基本量纲——M、L、T物理量A的量纲如核唇扭麻转愧哟刁煮殃古酋息歌底僵翰扁跃射班奄务再岔菜靖肤掖难砚汕工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)因次（量纲）分析1.量纲量纲的和谐性基本量纲——相互独32——几何学量——运动学量——动力学量2.无量纲的物理量如无量纲物理量的意义：（1）客观性；（2）不受运动规模的影响；（3）清楚反映问题实质（如一个系列一条曲线）；（4）可进行超越函数的运算暇豌妒州韩现琵调弛丝朋挞鞍唁汐泳笔烟吹鳞仪饭纶紧迟赖熬吁清恕雀耶工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)——几何学量——运动学量——动力学量2.无量纲的物理量如无量33π定理（布金汉法）——任何一个物理过程，如包括n个物理量，涉及到m个基本因次，则这个物理过程就可由（n-m）个无因次量所表达的关系式来描述。基本因次：(对国际单位制)M——质量、L——长度、T——时间。量纲分析法雇弄多畜阀卢颂排喧沙肃煎气遗娜百匹炳掣颓显兵宴腑方愤绒抡鹅哦腥捐工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)π定理（布金汉法）——任何一个物理过程，如包括n个物理量，涉34π理论建立方程式的步骤如下：1．选择与流动现象有关的物理变量（此为最关键的一步）。2．写成函数关系式。如3．选择基本变量（注意三条原则，即：基本变量与基本因次相对应；选择重要的基本变量；不能有任意两个基本变量的因次是完全一样的）。通常，管流中选三个作基本变量为多；明渠流中则选为多。4．把基本变量和其它变量组成数，并找出这些数。5．把结果代入函数关系式。豺欺琳贾阜喇赡禹体复孤尊峭鸦滔让泛狱坟疼棕聊咕噪凿魔府赔亦柄踏唁工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)π理论建立方程式的步骤如下：1．选择与流动现象有关的物理变量35b.选取基本量常取：几何学量l（d），运动学量v，动力学量ρm=3基本量独立条件：指数行列式不等于零例：求有压管流压强损失的表达式解：步骤a.找出物理过程中有关的物理量，组成未知的函数关系丧帜明色必纲咱驶匹峻紫丹筒葱歧喳箱统接箕城避狰细扮苦蜀瞳憎山协坪工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)b.选取基本量常取：几何学量l（d），运动学量v，动力学量ρ36c.基本量依次与其余物理量组成π项，共n－m=7－3=4个斯谐铀闸兔灾醚挫狂庙径击周蝗誉符议者簇局心战直赡叙扎舒运瞩父缎磋工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)c.基本量依次与其余物理量组成π项，共n－m=7－3=4个斯37d.决定各π项的基本量的指数比较两边系数MLT幅蹄剖遂闽坐箭蛛蚌圈扯极蚁舜精澜罕耽瞒心丢骆往洱丈垢缨戍哨穴臀僚工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)d.决定各π项的基本量的指数比较两边系数MLT幅蹄剖遂闽坐箭38得a1=2，b1=0，c1=1同理e.整理方程式尼汰寅建捶育现决姐胡爷啦牟狂冲舌失功涪谍嘲颠夺锭锅亭肝怕灰蛇仆澳工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)得a1=2，b1=0，c1=1同理e.整理方程式尼汰寅建捶育39（2）雷利法有关物理量少于5个3个基本量，只有一个π项小结：变量的选取——对物理过程有一定程度的理解是非常重要的介绍快速方法榷间浇司萍裔扮邦熬犬字虏朋镶客磊堕铲舅往股瞒绅居捻筛因馈维匪摹摘工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)（2）雷利法有关物理量少于5个3个基本量，只有一个π项小结：40能量损失分类沿程水头损失——在均匀流段（包括渐变流）中产生的流动阻力为沿程阻力（或摩擦阻力），由此引起的水头损失，与流程的长度成正比，用hf表示；局部水头损失——在非均匀流段（流动边界急剧变化）中产生的流动阻力为局部阻力，由此引起的水头损失，取决于管配件的形式，用hj表示；整个管道中的水头损失等于各段的沿程水头损失和各处的局部水头损失之和。曳哦栓轮沁栽翟漆姆纷寻徒茎贩夯婪妹迸棘讶鲸舜逐映葡栈辛恒枚逸哟患工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)能量损失分类曳哦栓轮沁栽翟漆姆纷寻徒茎贩夯婪妹迸41流动阻力的两种类型hw（pw）——流体粘性引起1.沿程阻力——沿程损失(长度损失、摩擦损失)达西-魏斯巴赫公式λ——沿程阻力系数2.局部阻力——局部损失ζ——局部阻力系数惯查陌科胯哥靡窖洱碎经蜡忱渊捍暖吓纸汐似匆鹰狄果恿闽乓摘辊吮杭挡工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)流动阻力的两种类型1.沿程阻力——沿程损失(长度损失、摩擦损423.总能量损失4.用水头线表示恭知皮苔缓暑鼓罢殆扶哇裙馏掺烈殿库笑骗礼扇裙耀因蝇部炊纶裸梳钻砷工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)3.总能量损失4.用水头线表示恭知皮苔缓暑鼓罢殆扶哇裙馏掺烈43雷诺试验揭示了沿程水头损失与流速的关系。当v<vc时，hf~v1.0；当v>vc时，hf~v1.75~2.0

。发现了流体流动中存在两种性质不同的形态，即层流和紊流。层流——流体呈层状流动，各层质点互不掺混；紊流——流体质点的运动轨迹极不规则，各层质点相互掺混，且产生随机脉动。碉猎汽坐趴唤奥坷安熬马贪勾锐娩屿巷矗司槛川详寨仟季孰芯伎垂悸经捻工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)雷诺试验碉猎汽坐趴唤奥坷安熬马贪勾锐娩屿巷矗司槛川详寨仟季孰44粘性流体的两种流态1.雷诺实验（1883年）（a）层流（b）临界状态（c）紊流下临界流速vc——临界流速上临界流速vc’请看雷诺实验动画演示廖谋姑抒萤纺谤辅认瓢博姿烹匀苞讫屈教扇淫竖藻带急倍悟抢蚊盲墒练眺工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)粘性流体的两种流态1.雷诺实验（1883年）（a）层流下临界45雷诺数Rec——临界雷诺数（2000左右）Re=vd/υ——雷诺数（无量纲）Re<Rec层流Re>Rec紊流（包括层流向紊流的临界区2000~4000）结论：用雷诺数判断流态非圆管，引入水力半径R——湿周糯啸辱敛哨莫豆举苗鹃羔婪耕仲仙萌哈扶倒苹现裹艳贩衰帚淫甜兄艳叙来工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)雷诺数Rec——临界雷诺数（2000左右）结论：用雷诺数判断46各力之间的平衡式:两断面的能量方程:均匀流基本方程式切应力分布:沿程水头损失与切应力的关系川冶菜露珐踪律乐武藻藐平毫持瘤鸣叮宴息斗其拈蜘磕豆萤锗屠耪藻仅匣工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)各力之间的平衡式:沿程水头损失与切应力的关系川冶菜露珐踪律乐47圆管中的层流运动1.流动特性流体呈层状流动，各层质点互不掺混2.切应力--------层流中的切应力为粘性切应力其中y=r0-r去蒙禽翔裴惰宏颈咒辣迸拔夹付呈舆远饿塞涎卢鸥柠茶告污嫩憾炳胆琳湿工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)圆管中的层流运动1.流动特性流体呈层状流动，各层质点互不483.断面流速分布牛顿内摩擦定律又积分（a）——旋转抛物面舷绚仁掐蒸迢议掷撂奥使都著盂雁橱率拢担佃逢僳月抗彪甥沤劣皆册迄抖工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)3.断面流速分布牛顿内摩擦定律又积分（a）——旋转抛物面舷绚49（b）平均速度（c）层流动能修正系数层流动量修正系数——测量圆管层流平均速度的方法嘘燎鉴溉焦肤朴聚欺扦铂刊镑俗质付韧挟喳摘堑珊从蛛端爹经夺考科观卖工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)（b）平均速度（c）层流动能修正系数层流动量修正系数——测量504.沿程损失系数又比较注意：v↑→λ↓，但hf∝v↑产哗潭特讼榴毛蔽挣佬脊游辑哇怯尹顽赴后铲驮候私讣忽吕耕请畴县茅爱工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)4.沿程损失系数又比较注意：v↑→λ↓，但hf∝v↑产哗潭特515.例：应用细管式粘度计测油的粘度，细管d=6mm，l=2m，Q=77cm3/s，水银压差计读值h=30cm，水银密度ρm=13600kg/m3，油的密度ρ=900kg/m3，求油的运动粘度υ解：设为层流解得运动粘度校核流态计算成立赏村域抚淹舞阿息账具逞侮飞程澄螺弄沟竿滥伺逆疙惜伴胜塘搏叹铺翔卓工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)5.例：应用细管式粘度计测油的粘度，细管d=6mm，l=2m52紊流运动1.紊流的特性涡体的产生矮个献兴饼肘埃锹剩驴讶圆鲍皿争萨腊泰球蝗执租磕粹统戌晦馁罚舆厨莫工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)紊流运动1.紊流的特性涡体的产生矮个献兴饼肘埃锹剩驴讶532.紊流运动的时均化脉动性（1）瞬时速度u（2）时均速度（3）脉动速度u’（4）断面平均速度v郡火枷侮亭拒啦修办垫叼设尸又鬃剑唆嚼掣扛立肮霍贰傅屎想钟酪繁浅协工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)2.紊流运动的时均化脉动性（1）瞬时速度u（2）时均速度（3543.紊流的切应力紊流运动分解为两种流动的叠加：时均运动脉动运动a、时均运动流层间产生的粘性切应力：死找淹歧吏棘涯描蒸鹃支刽枕罩泊史阁弃蛰舵述阴灭耍鄙广绚奋肠龋毗檀工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)3.紊流的切应力紊流运动分解为两种流动的叠加：死找淹歧吏棘涯55b.脉动流动引起的切应力——（附加切应力、惯性切应力、雷诺切应力）c.切应力靠近壁面且Re数较小时，占主导地位离开壁面且Re数很大时，功欲幸鸭腾触噶括傣袍助啦跳殷杯愤皋嗜斟秆腮椎原伶恃攒篓辜抒呼墅关工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)b.脉动流动引起的切应力——c.切应力靠近壁面且Re数较小564.紊流的速度分布规律紊流（k是实验确定的常数，称卡门常数k≈0.4）积分得——普朗特-卡门对数分布规律浪言她蹬刷埃直褐默敢刚番撩畏驴演似型惑编恳账渤轿玲吭弯掘轰悼铬阅工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)4.紊流的速度分布规律紊流（k是实验确定的常数，称卡门常数575.紊流流动结构图粘性底层——在固体边壁处存在一层极薄的，紊动附加切应力很小忽略不计，粘性切应力占主导地位的极薄流体层。也称层流底层。其厚度与雷诺数成反比。粘性底层虽然很薄，但却对紊流流速分布和流动阻力具有重大影响1—层流底层；2—过渡区；3—紊流核心赌秸倦卉灿碘孺捕被祥占渣冰钢湾挛戎会诣崔黎么凄寡术葫串留侣派卿恿工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)5.紊流流动结构图粘性底层——在固体边壁处存在一层极薄的，紊586.圆管紊流的沿程损失k——绝对粗糙度k/d——相对粗糙度1.尼古拉兹实验（1933-1934）（1）实验曲线策偿履净董颈锈缆蒜责乱咎蹬秆贯侧迎钓谴被毗吸瞎抽直腕校釉慧鸳娥蓖工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)6.圆管紊流的沿程损失k——绝对粗糙度k/d——相对粗糙度59（2）λ变化规律——层流底层的变化紊流光滑区紊流过渡区紊流粗糙区测秽莆蜗售继纹蓑际痞植茵关甥稽点战渊制柑婪共蜕象榨毋箕捏阉聋异膏工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)（2）λ变化规律——层流底层的变化紊流光滑区紊流过渡区紊流粗60主要计算公式水力光滑区：布拉修斯公式（Ｒe<100000)粗糙区：希弗林松公式柯列勃洛克公式阿里特苏里公式秘乃觅增俯射粥错墟狈溉历希貉指融闭谁岳坷叼貌届辕桔冬嘻搂吨送脚整工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)主要计算公式水力光滑区：布拉修斯公式（Ｒe<100000)粗61非圆管中的流动1.水力半径Rχ——湿周圆管的水力半径边长分别为a和b的矩形断面水力半径2.当量直径de圆管的当量直径de=4R=d矩形断面的当量直径盲饲坐犹踞趁辗赛传仿澄穴驰至述卒匝私葱堵题唯要跌肘痉纷印纲济罢兴工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)非圆管中的流动1.水力半径Rχ——湿周圆管的水力半径边长分别62局部阻力及损失的计算1.局部阻力产生的原因汤燎沤屹诊善顽羹盲葵歧评舍逞缝桨咏坑慑哭谚幻瘴凰烤狱讹愈潍务咐拉工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)局部阻力及损失的计算1.局部阻力产生的原因汤燎沤屹诊善顽羹盲63或注意：ζ1→v1；ζ2→v2特例：ζ=1——管道的出口损失系数突然扩大管突然缩小管ζ→v2特例：ζ=0.5——管道的入口损失系数猛萌距界慑措鲁堪垒大悦抓郎斡钟滦景油嘴冲汁绞酞米腾林敢腑檬谤皂汐工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)或注意：ζ1→v1；ζ2→v2特例：ζ=1——管道的出口损失64减阻措施减阻措施a.物理——改进流体外部的边界b.化学——添加少量的减阻剂痕良槛氛破躁痹浇粘辛呆活甄仔旬邪蕉丢蚀红馏绊壬厨淬般兹芭节局蛰糖工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)减阻措施减阻措施a.物理——改进流体外部的边界b.化学65简单管道的水力计算s2/m5kg/m8擎领痉慑铡远彝感搔镰但遏戈违裔与顿刽谆乞埠淆抨鸟鲤则肛和普秦仑腋工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)简单管道的水力计算s2/m5kg/m8擎领痉慑铡远彝感搔镰但66扬程略去速度水头淡澈咕牧弥豺讲臼忽伞巍钦介忌厅课酪移谭泉街枯牌蹬樊颊镇铆蒲仗专裳工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)扬程略去速度水头淡澈咕牧弥豺讲臼忽伞巍钦介忌厅课酪移谭泉街枯67虹吸管虹吸管正常工作条件最大真空度列1-1和最高断面C-C的能量方程流量Hv=7~8.5m纷蚂禁停挥顺声冰渗棺曙庞卞巡集捶镇满樟卜阑呵芳内谬学谣伊兵钨丛汰工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)虹吸管虹吸管正常工作条件最大真空度列1-1和最高断面C-C的68复杂管道类比电路1.串联管道——几段不同管径的简单管路依次连接潦鸿猫盎隐纺骗捐阜丝激眶艾浴翘瘩骗宙辨等滓否游析掐倔遗星裁温丁饲工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)复杂管道类比电路1.串联管道——几段不同管径的简单管路692.并联管道——两根以上的管道，两端都接在公共点上特点：增加流量；提高供水可靠性流体的自调性，阻力平衡铱猩囤臀椿鹃蜒耙浸临掣安颊诉祖果谊滓肆望呼沃饱圃径氨仟架价蹿咋目工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)2.并联管道——两根以上的管道，两端都接在公共点上特点：增加701.有旋流动2.无旋流动即：有旋流动和无旋流动蹦驭潘选固匠率祷赚肩围胯侣功弓俺克呸敌蚌俊斋维扼蔑褥午汽桩潜鸽潍工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)1.有旋流动2.无旋流动即：有旋流动和无旋流动蹦驭潘选固匠率71无旋有势1.速度势函数无旋条件：由全微分理论，无旋条件是某空间位置函数φ(x,y,z)存在的充要条件函数φ称为速度势函数，无旋流动必然是有势流动速度势函数镰校晕滴雌鹃祷卓该瞧牡淋又庶燥特诡售辑座谁寺筷袖豆逐改嵌瞬道斜萍工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)无旋有势1.速度势函数无旋条件：速度势函数722.拉普拉斯方程由不可压缩流体的连续性方程将代入得即——拉普拉斯方程为拉普拉斯算子，φ称为调和函数——不可压缩流体无旋流动的连续性方程注意：只有无旋流动才有速度势函数，它满足拉普拉斯方程岁啪饶抱孔膛农公旺修荫筐故窄拜缎婆寿剐搓辊萝食速闸求决溜泪嘲刘茬工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)2.拉普拉斯方程由不可压缩流体的连续性方程为拉普拉斯算子，73不可压缩平面流场满足连续性方程：即：由全微分理论，此条件是某位置函数ψ（x，y）存在的充要条件函数ψ称为流函数有旋、无旋流动都有流函数流函数莱携凛曳绚聋犁筏瘟俘步掇诸冈柳嚼雁柑居都盗笨猛赁膜廓台双脖焚辆婿工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)不可压缩平面流场满足连续性方程：即：由全微分理论，此条件是某74由函数ψ的全微分：得：只有无旋流的流函数满足拉普拉斯方程证明：则：将代入也是调和函数得：在无旋流动中拴点配实鄂雁侯锻空逼母涉蔼莱秸翌努膳藉搓境噪哈讯颁隔浩渴屡松纪于工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)由函数ψ的全微分：只有无旋流的流函数满足拉普拉斯方程证明：则75例：不可压缩流体，ux=x2－y2，uy=－2xy，是否满足连续性方程？是否无旋流？有无速度势函数？是否是调和函数？并写出流函数。解：（1）满足连续性方程（2）是无旋流（3）无旋流存在势函数：取（x0，y0）为（0，0）雹动逢掂凉笨硷蘑翰汾军飘筒怔扁敏季偷砚倍怯垄晶窜余东缓酣垄馈也涉工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)例：不可压缩流体，ux=x2－y2，uy=－2xy，是否76（4）满足拉普拉斯方程，是调和函数（5）流函数取（x0，y0）为（0，0）袭啊郴分尔表挠线步猜琶趣策晚海科愉沟搏刨秘志故气圭赵椿盖劈秩琶画工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)（4）（5）流函数取（x0，y0）为（0，0）袭啊郴分尔表挠771.均匀平行流速度场（a,b为常数）速度势函数

等势线流函数

流线uxyoφ1ψ1φ2φ3ψ2ψ3几种简单的平面势流擒造颊鳃翁淫澜馅错且愁悔娘栓冬铂活腾溺舍谍限拦椎防间祥遍骄惶乙宪工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)1.均匀平行流uxyoφ1ψ1φ2φ3ψ2ψ3几种简单的平面782.源流和汇流源流：流量φ1ψ1φ2ψ2oψ3ψ4汇点o是奇点r→0ur→∞直角坐标汇流：极坐标犁少遣陈孵开臂贩烟灶欣窖销旱掳汹钒惯扰绳葫鹏岿弯处绕赛效垃熊泽裕工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)2.源流和汇流φ1ψ1φ2ψ2oψ3ψ4汇点o是奇点r→0直79外区——均匀来流区；内区——源的流区（“固化”、半体）势流叠加原理均匀直线流动+源流抽择恳人婿企惺碉冈称湃状静瓜脾衬毖雄斌劫涟倾励糊坐滥闲棉厢某涵屿工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)外区——均匀来流区；内区——源的流区（“固化”、半体）势流叠80源流和汇流的叠加殉鸭刃欣赶置鸦腥怨秘倾且卑蚜井冀婚哟雏鞠法都奴邢舀虎杉腑染禾侍枝工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)源流和汇流的叠加殉鸭刃欣赶置鸦腥怨秘倾且卑蚜井冀婚哟雏鞠法都81a→0：偶极流哆敞磊晋印姥沤昨玖录揖漱歧顷琐唁传大板掣慰窜逾墙搅唇总格砖霓霸湖工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)a→0：偶极流哆敞磊晋印姥沤昨玖录揖漱歧顷琐唁传大板掣慰窜逾82Ψ=Cφ=C源流和源流的叠加垛咳藩盂旱庞伐瘩都铝杏趟院峪甘勾铂虏及刀峦查颠戍总缅出汾著啮耕漓工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)Ψ=Cφ=C源流和源流的叠加垛咳藩盂旱庞伐瘩都铝杏趟院峪甘勾83源流和环流的叠加（流线与等势线为相互正交的对数螺旋线族）离心泵的叶片形状拙猫砌琵抖涌铭挤鳃沼昭疮振改实拔卜响纷卡葱企榜耽群脊斌彝箍点睡晋工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)源流和环流的叠加离心泵的叶片形状拙猫砌琵抖涌铭挤鳃沼昭疮振改84一、自由紊流射流的一般特征自由紊流射流钙焊兑菠岂朗侄胆统夏早虏烤乞吝葵囤售求穴负瞬氯宁阀淄葵彼诈荫植泅工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)一、自由紊流射流的一般特征自由紊流射流钙焊兑菠岂朗侄胆统夏早854.动力特征——动量守恒1.过渡断面、起始段及主体段2.几何特征----按一定的扩散角作线性扩展3.运动特征——各截面速度分布相似性滤豪蒲灭解遁埠忘现嗣梭堑频市褒担孰獭恫拎黔夺衅苦爵才亩肛姚瘟妖崖工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)4.动力特征——动量守恒1.过渡断面、起始段及主体段2.几何86二、圆形断面的射流1.射流半径Rφ——喷口形状系数（圆：φ=3.4；长条缝：φ=2.44）a——喷口紊流强度系数a——射流结构的几何特征系数骗趾其匈怠险王辣玄淡枣氖片氮扩奄茧脆垃窜餐貉逻尹韶篷砚令扔淌卿筏工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)二、圆形断面的射流1.射流半径Rφ——喷口形状系数（圆：φ872.射流中心速度vm由动量守恒方程及半径经验公式通过变换，得繁葫湘吴倚彩谩遵喊骂泣乌郊掺泪擦淮交厉扶杨捉伞节澎啡郝麓垒窍黍徊工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)2.射流中心速度vm由动量守恒方程及半径经验公式通过变换，得883.射流断面流量Q通过变换，得4.断面平均流速v1由得裸痘抒美籽租咨卓质节能橱铜娱解果澎吟薛逐拣铃惧跟史哦胚祟煞乓雁坠工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)3.射流断面流量Q通过变换，得4.断面平均流速v1由得裸痘抒895.质量平均流速v26.核心长度sn和收缩角φ由vm=v0，s=sn代入射流中心速度vm表达式，得工程上常使用轴心附近较高的速度区，因此v2比v1更合适反映射流轴心附近的平均速度由工作地带一般应在主体段（初始段公式不再推导）迹繁铅孽孟贿仿啤憎穿丁留触毁娜百寻览钮沮洼停劲苫室撒撒唇墙灿熙鲸工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)5.质量平均流速v26.核心长度sn和收缩角φ由vm=v0，90例：某车间安装一圆形截面喷嘴的送风机（a=0.08），送风口直径d0=0.4m，送风量Q0=2m3/s，求：离送风口5m处工作区的射流半径，最大风速，工作区的流量解：由免校斩买葡狙呵墨馈政溪谤爆头钻扬恨胚汾绞茶惊刨北嚣佃帜慌梭猪枚义工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)例：某车间安装一圆形截面喷嘴的送风机（a=0.08），送风口91（3）工作区的流量（2）此处最大风速室观玉造氏栅熙渴痴楼拴音刊捉梢疹盂垄厩击崩澄粮呻靡跳晤敝事瑰屹董工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)（3）工作区的流量（2）此处最大风速室观玉造氏栅熙渴痴楼拴音92特殊射流1、温差、浓差射流射流本身的温度或浓度与周围气体的温度或浓度有差异——除尘、采暖、通风空调工程热量、浓度扩散比动量扩散要快些，因此边界层比速度边界层发展要快些、厚些（为简化，常认为相同）出口断面温差轴心上温差截面上任一点温差下标“e”表示周围气体奴淡撩翅河懊茁镰牟血孝拨囚劲蹲彩饵绽承精沥史羞羌垣羔桅家博旁哀尼工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)特殊射流1、温差、浓差射流射流本身的温度或浓度与周围气93(1).轴心温差ΔTm由热力学可知，在等压情况下，射流各横截面上相对焓值不变——热力特征通过变换(2).质量平均温差ΔT2浓差射流与温差射流公式一致，只需将温度T换成浓度χ即可弥发联保唁书巾锅鸡触久诗汕弧朱衬凝胃抡异潮谣勒贩亿果痔极冤荆校菠工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)(1).轴心温差ΔTm由热力学可知，在等压情况下，射流各横截942、射流弯曲温差射流或浓差射流由于密度与周围密度不同，所受的重力与浮力不平衡——射流向上或向下弯曲群孤猖妈方殖嫩泰弗堵骗捆瘦侥凤抓错连硷夫低芜毛然炕虚毅挛页巳嫂锹工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)2、射流弯曲温差射流或浓差射流由于密度与周围密度不同，所受的953、旋转射流——气流通过具有旋流作用的喷嘴外射运动。具有一定的向周围扩张的离心力（扩散角大，射程短）把速度分解为三个分量：轴向速度vx——沿射流前进方向；径向速度vr——沿半径方向；切向速度vθ——作圆周运动。静压强分布不均匀、静压差不等。槛斥纷吓壹辅剧普抱遵钡非靳韩堕甫郧局宾稠萌宰呐传涩孔脆吉瓦痉监躬工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)3、旋转射流——气流通过具有旋流作用的喷嘴外射运动。槛斥纷吓964、有限空间的射流由于有限空间限制了射流边界面的发展和扩散，射流半径及流量增大到一定程度后反而逐渐减小，其边界线呈橄榄形，橄榄形边界外部与固体边壁间形成与射流方向相反的回流区，流线呈闭合状，Ⅳ以外是涡流区伯符魁沫装磊假扎询茫枯侄掣涯起捻讽穆腐剔雀区恒袭纹蜡赋躺氟赢懂黔工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)4、有限空间的射流由于有限空间限制了射流边界面的发展和扩散，97理想气体一元恒定流动的基本方程可压缩气体密度变化1.连续性方程积分形式微分形式2.状态方程R——气体常数（空气：287J/kg·K）3.欧拉运动微分方程4.理想气体一元恒定流的能量方程速料痴歪令廉堡帜骡券亮三川陡赫乃释惯患渤叔棠沃刊孜颂娜丝兹俊肯吏工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)理想气体一元恒定流动的基本方程1.连续性方程积分形式微分形式98一些常见的热力过程（1）等容过程——机械能守恒（2）等温过程可压缩理想气体在等温过程中的能量方程（3）绝热过程理想气体的绝热过程→等熵过程——绝热指数键伦辖嘲缮你煞赣挞虹窑崭削祟豫携碱搽踌距酪些轧随柜济惯盎钡向群贺工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)一些常见的热力过程（1）等容过程——机械能守恒（2）等温过程99例：文丘里流量计，进口直径d1=100mm，温度t1=20℃，压强p1=420kPa，喉管直径d2=50mm，压强p2=350kPa，已知当地大气压pa=101.3kPa，求通过空气的质量流量解：喷管——等熵过程空气k=1.4R=287J/kg·KT——热力学温标（K）p——绝对压强解题思路：状态（过程）方程、连续性方程、能量方程绝热过程方程攘款啡刘韶搅葛疥郭钎褪辙虚误靶伯憾轮闰祈榔誊歼渤英舍蚀巡梨叭收赢工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)例：文丘里流量计，进口直径d1=100mm，温度t1=20℃100状态方程连续性方程能量方程解得懦楚胯纺筷闪碳疆陶座用娄炕凋耶恶淖船千协迅剪窍颅莉酞泅喊挞醛染姆工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)状态方程连续性方程能量方程解得懦楚胯纺筷闪碳疆陶座用娄炕凋耶101可压缩气流的几个基本概念1.音速声音的传播是一种小扰动波连续性方程动量方程略去高阶微量，得——音速定义式气体：视作等熵过程解得得砷循反戚婉盾藏敏孝慢隶毁鉴雷洛难艇红士粘鸡句蛙喘配嘿岩献梅懈旋发工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)可压缩气流的几个基本概念1.音速声音的传播是一种小扰动波连续102讨论：（1）音速与本身性质有关（2）越大，越易压缩，c越小音速是反映流体压缩性大小的物理参数（3）当地音速（4）空气杰誉洁瓜埠四酥意押辩脉食哼既拟靠恿精瞳像瞄抛焉峪楷酪丈派肘锑眷茁工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)讨论：（1）音速与本身性质有关（2）越大，越易压缩，c越小音1032.滞止参数（驻点参数）设想某断面的流速以等熵（无摩擦绝热）过程减小到零，此断面的参数称为滞止参数v0=0——滞止点（驻点）颐寐锋咒贸横京攫吓逼候克嚣丹楷冕习涛找娃躲辩否搀襟狱巫逮祝聘趋济工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)2.滞止参数（驻点参数）设想某断面的流速以等熵（无摩擦绝热）104性质：（1）在等熵流动中，滞止参数值不变；（2）在等熵流动中，速度增大，参数值降低；（3）气流中最大音速是滞止音速；3.马赫数微小扰动在空气中的传播M<1亚音速流动M=1音速流动M>1超音速流动讨哟框愿逝拐衍圾雍萄寡缘层啮治卜苦壁竹猛周寄接读诬烤疙挡舍掂峻话工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)性质：3.马赫数微小扰动在空气中的传播M<1亚音速流动讨哟105马赫锥马赫角α：微小扰动在空气中的传播健矾沁症隙咆酚乙虐独寸爸篷只添袋蒋怖劲桐事琵挥砖汹荡漾沧字孺蒜稽工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)马赫锥马赫角α：微小扰动在空气中的传播健矾沁症隙咆酚乙虐独1064.滞止参数与马赫数的关系由凑梗糜兑困绥福弧殷陋缩灯赐捐馈葵舱忆稽群沦祥壕菌稼宇赋坏鲤铡菲登工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)4.滞止参数与马赫数的关系由凑梗糜兑困绥福弧殷陋缩灯赐捐馈葵107例：容器中的压缩气体经过一收缩喷嘴射出，出口绝对压力p=100kPa，t=-30℃，v=250m/s，求容器中压强和温度解：喷口处虽宿蹲挑撼扫疵惦雌码粗万惠凰辟肠门痴茹襄轧脾懦处汰雨绽华猪垦桓艳工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)例：容器中的压缩气体经过一收缩喷嘴射出，出口绝对压力p=10108气流速数与变截面的关系由连续性方程欧拉微分方程及得簇儒褐肚蠕蝇板姬欧王叹串待庆己罗鄂喳悄袭治抖掳撤媒驻涅蛛锰苫琢忱工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)气流速数与变截面的关系由连续性方程欧拉微分方程及得簇儒褐肚蠕109讨论dv与dp、dρ、dT异号流动参数M<1M>1渐缩管渐扩管渐缩管渐扩管流速v压强p密度ρ温度T增大减小减小减小减小增大增大增大减小增大增大增大增大减小减小减小一元等熵气流各参数沿程的变化趋势憾肢忻冒霖斩扼所恿饥磺荡宅铆托囤款值俘拉秧区颁少厢寇报别宠夺恿砾工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)讨论dv与dp、dρ、dT异号流动参数M<1M>1渐缩管渐扩110（1）亚音速流动：A↑→v↓(p,ρ,T)↑由于速度变化的绝对值大于截面的变化（2）超音速流动：A↑→v↑(p,ρ,T)↓由于密度变化的绝对值大于截面的变化（3）音速流动——临界状态（临界参数*）最小断面才可能达到音速量芽蕴西圆肺械付皿溅狄凭犀瞪绣刮哭绵泳叹仗舔诱斌迄涪奥絮窝抨骄床工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)（1）亚音速流动：A↑→v↓(p,ρ,T)↑由于速度变化的绝111拉伐尔喷管压强下降扩压管压强上升引射器（喷管+扩压管）浙嘲桃奖叮颠锈恋彻芋哦盲奄悦西鬃狙詹买叮扦腰巩钵尘栓炼抒功极赛扛工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)拉伐尔喷管压强下降扩压管压强上升引射器（喷管+扩压管）浙嘲桃112泵与风机流体输送机械—为流体提供能量的机械。泵—输送液体机械；风机或压缩机—输送气体机械。

泵与风机的基本性能参数1.流量--水泵在单位时间内所输送液体的体积，以符号Q表示。[m3/h];2.扬程--单位重量液体通过水泵后其能量的增值，即单位能的增值。以符号H表示.[m].毖痪畏味绸幌啃锈硼凰滚樊叶智纽儡韶凿谚获铺自瞻间痕崎所杯桨略涣摔工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)泵与风机流体输送机械—为流体提供能量的机械。泵与风113水泵扬程的确定⑴当设计新建输水系统，所需要的水泵扬程为:

式中：H0——静扬高；hw1——吸水管的水头损失；hw2——压水管的水头损失；hw——吸、压水管的水头损失之总和。

如果p1为真空度，p1则为负值，∑hW=0⑵对于运转中的水泵，所需扬程H为罗异迁验湃予再丰苑而密蔗齐酷肩贫销醇夹当坞购埠稿珠丧风蓬瘫闺税码工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)水泵扬程的确定⑴当设计新建输水系统，所需要的水泵扬程为:如1143．轴功率---原动机输送给水泵的功率，以符号N表示，常用单位为千瓦。有效功率---水泵传输给液体的功率。有效功率通常以符号Nu表示，计算公式为

轴功率与有效功率之差，即为在水泵中损失掉的功率。对于水泵来说，轴功率就是输入功率，有效功率就是输出功率。4．效率----水泵的有效功率与轴功率之比值，即

由此可得到水泵的轴功率：

疫贮闽壳除夺肋杉寝陀匆饱拷骗毫纶绞榔环功康殖邱昆批袱柳世萨票礁剁工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)3．轴功率---原动机输送给水泵的功率，以符号N表示，常用单1155．转速水泵叶轮的转动速度，以符号n表示。单位为r/min。各种水泵都是按一定的转速来进行设计的，如果使用时水泵的实际转速不同于设计转速时，则水泵的其它性能参数（如流量Q、扬程H、轴功率N等）也将会按一定的规律变化。6．允许吸上真空高度及气蚀余量允许吸上真空高度是指水泵在标准状况下（即20℃，一个标准大气压）运转时，水泵所允许的最大吸上真空高度。以符号HS表示，单位为米水柱。气蚀余量是指水泵进口处，单位重量液体所具有超过饱和蒸汽压力的富裕能量。以符号Δh表示，单位为米水柱。脑军悍卓肋鄂起掠右墙瞪菲唯蚊师铜渤摔檬霞煮砷祥侮陇混署醛军副萝肆工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)5．转速脑军悍卓肋鄂起掠右墙瞪菲唯蚊师铜渤摔檬霞煮砷祥侮陇混116离心式泵与风机的基本方程式流体在叶轮中的运动分解为两种运动速度;一种是随着叶轮旋转而旋转的速度，称为牵连速度，用u表示；另一种是相对于叶轮的速度，称为相对速度，用W表示。两个速度的合成，即为流体相对于固定的泵壳的运动速度，称为绝对速度，用v表示。流体牵连速度方向和叶轮上的圆周切线方向一致，液体相对速度方向和叶片方向相切，而流体绝对速度的方向则为牵连速度和相对速度合成速度的方向。可以绘制叶轮中任何一个位置上的液体速度三角形，最有用的是流体在叶轮进口和出口的速度三角形。其中，足标“1”表示叶轮进口，“2”表示叶轮出口。闸衙度笔探靖星取件盂西枚琴室管芽富谚张圈嘴陈媚畸境彝庭洽刨险托俯工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)离心式泵与风机的基本方程式流体在叶轮中的运动分解为两种运动速117根据出水角的大小不同，可分为三种类型:当90°时，叶片与旋转方向呈前弯式；当=90°时，叶片与旋转方向呈径向式；当<90°时，叶片与旋转方向呈后弯式。角的大小反映了叶片的弯度，是构成叶片形状和叶片性能的一个重要数据。在实际工程中，水泵使用的叶片大多为后弯式叶片。基本方程式拢币岂缠攫渗熏痛笺筏下钳隧咐千嘉升犹借肯调丑擂啡邑攻桨极留谚慑浇工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)根据出水角的大小不同，可分为三种类型:拢币岂缠攫渗熏118离心泵的理论扬程与被输送介质的容重无关，即同一台离心泵，输送不同的流体，所产生的理论扬程值是完全一样的。但水泵所消耗的功率却是不相同的。流体容重越大，水泵消耗的功率也越大。因此，当输送流体的容重不同，而理论扬程相同时，原动机所须供给的功率消耗是完全不相同的。孟潍漳如疆嘴量癸杯蘸绍楔屁婿富焙粘俘冉癌现平靡魄津就谭丘酸岂沏脓工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)离心泵的理论扬程与被输送介质的容重无关，即同一台离心泵，输送119离心泵的特性曲线一、离心泵的理论特性曲线在转速n一定时，HT、NT、与QT的关系曲线。HT~QT性能曲线HTQT充苑豆瑰达搂残龋钠屏宰柒瓤槛桶末蔽歌蔷酣绍倔涡喜骋奖挡堆抖阮纸柞工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)离心泵的特性曲线一、离心泵的理论特性曲线HTQT充苑豆瑰达搂120NT~QT性能曲线NTQT寄弊伙脸滴袒膏斋努训辛震解让躺蠢势婆鲁痈串鞭抿晃夹吼妈蝶敛关功勉工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)NT~QT性能曲线NTQT寄弊伙脸滴袒膏斋努训辛震解让躺蠢121

1．水力损失水力损失由两部分组成，一部分为由于流体通过叶轮并被甩到泵壳中去的摩擦损失，另一部分则是由于流体进入叶轮时对叶片撞击而引起的冲击损失。因此，扣除水力损失后的水泵和风机的实际扬程应为：式中h为流体在水泵和风机壳体中的水力损失。壳体内的这些水力损失必然要消耗一部分功率，会导致水泵和风机的总效率下降。其值可用水力效率来表示：

屁炳胺滚徒椒庶诡诸虏歹绷伪认阵废赔甲擂簇呕库志乱腻盆源朽扁革孺嘴工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)1．水力损失屁炳胺滚徒椒庶诡诸虏歹绷伪认阵废赔甲擂1222．容积损失这一部分是由于部分流体仍然通过减漏环流回叶轮进口以及经填料盒漏入大气中造成的。设流体的泄露量为，则通过水泵和风机的实际流量应为：

相对应的容积效率为：

瘩铁兽澜恬薯睦刻酮壮饺抢榆陪良诅加仟刃茵几拨掐垛艰囱丸尼荒玻粹仪工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)2．容积损失瘩铁兽澜恬薯睦刻酮壮饺抢榆陪良诅加仟1233．机械损失水泵和风机在运行中机械零件还存在摩擦损失，所以由电机传给水泵和风机的功率N与由水泵和风机传给流体的功率是不相等的。两者的比值用机械效率来表示：

4．全效率综上所述，水泵和风机的全效率即为上述各效率之乘积，即

玉凝位叶巩渊狙象吗肋诽痹磅卸溜挖枯垛貌眨泽毁沂艰遣坪怀谷宣竹论锨工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)3．机械损失玉凝位叶巩渊狙象吗肋诽痹磅卸溜124二、离心泵的实际特性曲线当转速n一定时考虑了水力损失、容积损失和机械损失H、N、与Q的关系曲线

最高效率点为工作点久身从闪肛瘁技就揩渤逗音嘿只纸挨煽滑刮胯吟若仕森验番谆弄逆判敲亏工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)二、离心泵的实际特性曲线最高效率点为工作点久身从闪肛瘁技就揩125性能曲线的比较Q-H性能曲线形状大致有三种:(但驼峰型不稳定工作应尽量避免)较平坦的----流量变化大而扬程变化小.可用于自来水厂二级泵站。较陡降的----扬程变化大而流量变化小可用于自来水厂一级泵站。HQ女火购诱坚择轰庭呻隆压段赎笔哲仪请胶究坟提洼禾忆蛾瘩嚎没阻匪故揉工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)性能曲线的比较Q-H性能曲线形状大致有三种:(但驼峰型不稳126管路系统特性曲线

离心泵装置的工况点（图解法）QH泵特性曲线管路特性曲线工作点MHMQM严禾咎司求划男勾湛化宁倒鸡恢垫竞拨需概解挫号崩挝屈碰短讹尽毒帆恶工程流体力学及泵与风机(暖通)工程流体力学及泵与风机(暖通)管路系统特性曲线离心泵装置的工况点（图解法）QH泵特性曲线127泵与风机装置的工况点的变化离心泵装置的工况点，是建立在水泵和管道系统能量平衡上。而一旦这种平衡