流体机械的相似理论PPT学习教案.pptx

会计学1流体机械的相似流体机械的相似(xin s)理论理论第一页，共27页。3-1 3-1 流动相似条件流动相似条件(tiojin)(tiojin)和准则和准则 流动相似的条件概括起来可表述为：1、同类流动，即为相同(xin tn)的数学模型；2、单值条件相似3、准则数相等（影响流动的主要因素相同(xin tn)）第1页/共27页第二页，共27页。一、相似条件一、相似条件 1 1、几何相似：过流部分的几何尺寸成比例，对应角度相等、几何相似：过流部分的几何尺寸成比例，对应角度相等 （静态基础）（静态基础）2 2、运动相似：同名速度、运动相似：同名速度(sd)(sd)成比例成比例 （外在表象）（外在表象）3 3、动力相似：同名力的比值相等、动力相似：同名力的比值相等(重力、粘力、压力、惯性力重力、粘力、压力、惯性力)（内在根源）（内在根源）4 4、热力相似：同名温度的比例相等、热力相似：同名温度的比例相等5 5、物性相似、物性相似3-1 3-1 流动相似条件流动相似条件(tiojin)(tiojin)和准则和准则 第2页/共27页第三页，共27页。二、相似准则二、相似准则二、相似准则二、相似准则1 1 1 1、压力、压力、压力、压力(yl)(yl)(yl)(yl)相似（欧拉数相等）：相似（欧拉数相等）：相似（欧拉数相等）：相似（欧拉数相等）：2 2 2 2、粘性力相似（雷诺数相等）、粘性力相似（雷诺数相等）、粘性力相似（雷诺数相等）、粘性力相似（雷诺数相等）：3 3 3 3、重力相似（弗劳德数相等）、重力相似（弗劳德数相等）、重力相似（弗劳德数相等）、重力相似（弗劳德数相等）：4 4 4 4、惯性力相似（斯特劳哈数相等）、惯性力相似（斯特劳哈数相等）、惯性力相似（斯特劳哈数相等）、惯性力相似（斯特劳哈数相等）：3-1 3-1 流动流动(lidng)(lidng)相似相似条件和准则条件和准则 第3页/共27页第四页，共27页。三、不完全相似三、不完全相似三、不完全相似三、不完全相似准准准准则则则则是是是是由由由由条条条条件件件件派派派派生生生生出出出出来来来来的的的的，自自自自然然然然界界界界是是是是不不不不可可可可能能能能完完完完全全全全满满满满足足足足其其其其中中中中任任任任何何何何(rnh)(rnh)(rnh)(rnh)一一一一个条件的，更不可能全部满足所有条件。工程中则是根据自身的特个条件的，更不可能全部满足所有条件。工程中则是根据自身的特个条件的，更不可能全部满足所有条件。工程中则是根据自身的特个条件的，更不可能全部满足所有条件。工程中则是根据自身的特点，抓住主要的影响因素和条件有所取舍，对于流体机械则有：点，抓住主要的影响因素和条件有所取舍，对于流体机械则有：点，抓住主要的影响因素和条件有所取舍，对于流体机械则有：点，抓住主要的影响因素和条件有所取舍，对于流体机械则有：1 1 1 1、不可压缩流体、不可压缩流体、不可压缩流体、不可压缩流体 2 2 2 2、可压缩流体、可压缩流体、可压缩流体、可压缩流体 3-1 3-1 流动相似流动相似(xin s)(xin s)条件和准则条件和准则 第4页/共27页第五页，共27页。一、工作机（在一定一、工作机（在一定一、工作机（在一定一、工作机（在一定(ydng)(ydng)(ydng)(ydng)的转速下工作）的转速下工作）的转速下工作）的转速下工作）1 1 1 1、第一相似律（流量）、第一相似律（流量）、第一相似律（流量）、第一相似律（流量）2 2 2 2、第二相似律（能头）、第二相似律（能头）、第二相似律（能头）、第二相似律（能头）3-2 3-2 相似相似(xin(xin s)s)律律第5页/共27页第六页，共27页。3 3、第三相似率（功率、第三相似率（功率(gngl)(gngl)）在尺寸相差不大的情况下，可以认为它们的、排挤系数和效率相在尺寸相差不大的情况下，可以认为它们的、排挤系数和效率相等有常用公式等有常用公式:3-2 3-2 相似相似(xin s)(xin s)律律第6页/共27页第七页，共27页。同一台机器同一台机器 变速工作，即可得比例律变速工作，即可得比例律:由第一、二比例律可得相似由第一、二比例律可得相似(xin s)(xin s)（等效）抛物线：（等效）抛物线：3-2 3-2 相似相似(xin s)(xin s)律律第7页/共27页第八页，共27页。二、原动机（在一定二、原动机（在一定二、原动机（在一定二、原动机（在一定(ydng)(ydng)(ydng)(ydng)的水头下工作）的水头下工作）的水头下工作）的水头下工作）由上述第二定律可知：由上述第二定律可知：由上述第二定律可知：由上述第二定律可知：综合上述第一、三相似律，对于原动机则有：综合上述第一、三相似律，对于原动机则有：综合上述第一、三相似律，对于原动机则有：综合上述第一、三相似律，对于原动机则有：3-2 3-2 相似相似(xin s)(xin s)律律第8页/共27页第九页，共27页。三、工介可压缩机器三、工介可压缩机器三、工介可压缩机器三、工介可压缩机器 1 1 1 1、转速、转速、转速、转速(zhun s)(zhun s)(zhun s)(zhun s)关系：关系：关系：关系：2 2 2 2、流量关系：、流量关系：、流量关系：、流量关系：3 3 3 3、能头关系：、能头关系：、能头关系：、能头关系：4 4 4 4、功率关系：、功率关系：、功率关系：、功率关系：3-2 3-2 相似相似(xin s)(xin s)律律第9页/共27页第十页，共27页。四、效率换算（很复杂，没定论）四、效率换算（很复杂，没定论）四、效率换算（很复杂，没定论）四、效率换算（很复杂，没定论）尺寸效应尺寸效应尺寸效应尺寸效应(xioyng)(xioyng)(xioyng)(xioyng)（认为流动都在阻力平方区）（认为流动都在阻力平方区）（认为流动都在阻力平方区）（认为流动都在阻力平方区）需解决需解决需解决需解决1 1 1 1、效率差、效率差、效率差、效率差1 1 1 1）工作机）工作机）工作机）工作机 设计点设计点设计点设计点3-2 3-2 相似相似(xin s)(xin s)律律第10页/共27页第十一页，共27页。其它其它(qt)(qt)点：点：2 2）原动机）原动机 3-2 3-2 相似相似(xin s)(xin s)律律第11页/共27页第十二页，共27页。2 2、（变化的）对相似（变化的）对相似(xin s)(xin s)律的修正律的修正1 1）原动机）原动机设计点设计点 3-2 3-2 相似相似(xin s)(xin s)律律第12页/共27页第十三页，共27页。其它其它(qt)(qt)点（等值修正）点（等值修正）2 2）工作机）工作机3-2 3-2 相似相似(xin s)(xin s)律律第13页/共27页第十四页，共27页。设计设计(shj)(shj)点点 其它点其它点 3-2 3-2 相似相似(xin s)(xin s)律律第14页/共27页第十五页，共27页。一、工作机（泵与风机）一、工作机（泵与风机）一、工作机（泵与风机）一、工作机（泵与风机）1 1 1 1、流量系数、流量系数、流量系数、流量系数 ：2 2 2 2、扬程压力、扬程压力、扬程压力、扬程压力(yl)(yl)(yl)(yl)系数系数系数系数 ：3 3 3 3、功率系数、功率系数、功率系数、功率系数 ：3-33-3无量纲及单位无量纲及单位(dnwi)(dnwi)参参量量 第15页/共27页第十六页，共27页。二、原动机（水轮机）二、原动机（水轮机）二、原动机（水轮机）二、原动机（水轮机）1 1 1 1、单位转速、单位转速、单位转速、单位转速 ：2 2 2 2、单位流量、单位流量、单位流量、单位流量(liling)(liling)(liling)(liling)：3 3 3 3、单位功率、单位功率、单位功率、单位功率 ：3-33-3无量纲及单位无量纲及单位(dnwi)(dnwi)参量参量 第16页/共27页第十七页，共27页。一、导出一、导出一、导出一、导出1 1、原动机（水轮机）、原动机（水轮机）、原动机（水轮机）、原动机（水轮机）由：由：由：由：得：得：得：得：为动力为动力为动力为动力(dngl)(dngl)比转数。比转数。比转数。比转数。2 2、工作机、工作机、工作机、工作机1 1）泵）泵）泵）泵动力动力动力动力(dngl)(dngl)比转数比转数比转数比转数3-4 3-4 综合性能参综合性能参(判判)数数第17页/共27页第十八页，共27页。以前我国沿用前苏联的单位制用马力以前我国沿用前苏联的单位制用马力(ml)(ml)来计量功率，即有：来计量功率，即有：（马力（马力(ml)(ml)）将将 代入代入 可得：可得：运动比转数运动比转数3-4 3-4 综合性能参综合性能参(判判)数数第18页/共27页第十九页，共27页。2 2）风机）风机(fn j)(fn j)与与运运动动比比转转数数 同同理理，可可以以导导出出标标准准状状态态下下风风机机(fn(fn j)j)的比转数：的比转数：在非常态条件下有：在非常态条件下有：3 3）压缩机）压缩机3-4 3-4 综合性能参综合性能参(判判)数数第19页/共27页第二十页，共27页。3 3、叶轮的型式数、叶轮的型式数 定定义义：为为叶叶轮轮的的型型式式数数（无无量量纲纲数数），在在统统一一的的国际国际单位制下计算。单位制下计算。二、讨论二、讨论1 1、物理意义：比叶轮的转速。、物理意义：比叶轮的转速。2 2、唯一性、唯一性 3 3、必必要要而而不不充充分分(chngfn)(chngfn)，且且不不完完全全相相似似条条件件下下，会会有有一定的差别。一定的差别。3-4 3-4 综合性能参综合性能参(判判)数数第20页/共27页第二十一页，共27页。4 4、叶叶轮轮(yln)(yln)的的型型式式数数为为推推行行的的国国际际标标准准，但但尚尚未未完完全全实实行。行。5 5、内核相同但定义式和单位制不同，计算结果是不同的。、内核相同但定义式和单位制不同，计算结果是不同的。三、应用三、应用1 1、型式分类、型式分类 以以3-4 3-4 综合性能参综合性能参(判判)数数第21页/共27页第二十二页，共27页。代入代入 有：有：于是有随着比转数（型式数）由小变大：于是有随着比转数（型式数）由小变大：1 1）滑滑移移系系数数小小，叶叶槽槽内内流流体体运运动动的的自自由由空空间间大大，过过流流量量(liling)(liling)加大；加大；2 2）变大，直至为变大，直至为1 1；3-4 3-4 综合性能参综合性能参(判判)数数第22页/共27页第二十三页，共27页。3 3）变大，流槽变宽、叶轮直径变大，流槽变宽、叶轮直径(zhjng)(zhjng)相对变小；相对变小；4 4）变大，直至为变大，直至为1 1；5 5）由于反作用度及效率问题的的影响，叶片安放角的变化规律）由于反作用度及效率问题的的影响，叶片安放角的变化规律不能单纯用上式解释，综合上述诸点与前面叶型分析的结论相结不能单纯用上式解释，综合上述诸点与前面叶型分析的结论相结合有：合有：叶片扭曲程度加剧（叶片进、出口边由轴向变成了径向）。叶片扭曲程度加剧（叶片进、出口边由轴向变成了径向）。2 2、性能变化、性能变化当比较数由小变大时：当比较数由小变大时：机器流量由小变大；机器流量由小变大；3-4 3-4 综合性能参综合性能参(判判)数数第23页/共27页第二十四页，共27页。水轮机型式(xn sh)分类3-4 3-4 综合性能参综合性能参(判判)数数第24页/共27页第二十五页，共27页。叶片泵型式(xn sh)分类3-4 3-4 综合性能参综合性能参(判判)数数第25页/共27页第二十六页，共27页。能头由大变小；能头由大变小；效率效率(xio l)(xio l)有如下变化规律：有如下变化规律：3-4 3-4 综合性能参综合性能参(判判)数数第26页/共27页第二十七页，共27页。