流体机械原理4
流体机械原理
流体机械原理流体机械是利用液体或气体作为工作介质，通过动能、压力能和位能的转换来完成各种工作的机械设备。
流体机械原理是研究流体机械工作原理和性能的科学，它涉及到流体静力学、流体动力学、流体力学、流体机械等多个学科的知识。
本文将从流体机械的基本原理、分类、工作过程和应用领域等方面进行介绍。
首先，流体机械的基本原理是利用液体或气体在机械装置中的流动来完成能量转换和传递。
流体机械根据其工作原理和结构特点可以分为液体机械和气体机械两大类。
液体机械包括水泵、离心泵、柱塞泵等，而气体机械则包括风机、压缩机、风扇等。
这些机械设备在工程领域中起着至关重要的作用，广泛应用于水利、电力、石油、化工、冶金等行业。
其次，流体机械的工作过程可以简单描述为，液体或气体从进口处进入机械装置，经过叶片、叶轮等工作部件的作用，完成能量转换和传递，最终从出口处流出。
在这个过程中，流体机械通过对流体的控制和引导，实现了动能、压力能和位能的转换，从而完成了各种工作。
流体机械在工程实践中有着广泛的应用。
在水利工程中，水泵被用于提升和输送水源，而风机则被用于通风和换气；在电力工程中，涡轮机械被用于转换水能、风能等自然能源为电能；在化工工程中，压缩机和泵则被用于气体和液体的输送和压缩。
可以说，流体机械是现代工程领域中不可或缺的重要设备。
总的来说，流体机械原理是一门涉及多学科知识的综合性学科，它涉及到流体力学、机械学、热力学等多个学科的理论和实践。
通过对流体机械的原理和工作过程的深入研究，可以更好地理解和应用流体机械设备，为工程实践提供理论支持和技术指导。
希望本文的介绍能够帮助读者对流体机械原理有所了解，进一步激发对流体机械领域的兴趣和热情。
流体机械原理知识点总结
流体机械原理知识点总结流体机械是指利用流体流动能量进行能量转换的机械设备。
在工程实践中，流体机械广泛应用于各种领域，如水泵、风力发电机、涡轮等。
流体机械原理是研究流体机械的原理和工作规律的一门学科，对于理解和设计流体机械具有重要的意义。
本文将对流体机械的基本原理和知识点进行总结。
一、流体机械的基本原理1. 流体机械的基本工作原理流体机械利用流体的动能进行能量转换，主要包括两种方式：一种是利用流体的动能产生机械功，如水泵将液体的动能转化为机械能，提高水的压力或提高水的流速；另一种是利用外界机械能来驱动流体，如涡轮利用水流动的动能产生机械功，驱动发电机发电。
在不同的流体机械中，流体的工作形式各异，但其基本原理都是利用流体的动能进行能量转换。
2. 流体机械的工作过程流体机械的工作过程一般包括流体入口、流体动能转换、机械功输出和流体出口四个环节。
流体从入口进入机械设备，经过流体动能转换，将流体的动能转化为机械能，最终输出机械功，然后流体从出口排出。
在不同的流体机械中，其工作过程会有所不同，但都遵循这一基本流程。
3. 流体机械的工作原理流体机械的工作原理主要包括动能原理、能量方程、动量方程等。
在流体机械的研究和设计过程中，需要运用这些原理进行分析和计算，以确保流体机械的性能和效率。
二、流体机械的基本原理知识点1. 流体的性质流体是指能够流动的物质，包括液体和气体。
流体的性质主要包括密度、黏度、压力等。
在流体机械中，需要考虑流体的性质对机械性能的影响，进行合理的选择和设计。
2. 流体的运动流体的运动可以分为定常流和非定常流、层流和湍流等。
在流体机械中，需要考虑流体的运动状态对机械性能的影响，合理选择流体机械的结构和参数。
3. 流体的动能转换流体机械利用流体的动能进行能量转换，主要包括动能转换和机械功输出两个环节。
在流体机械的设计和分析中，需要深入理解流体动能转换的原理和方法，进行合理的设计和优化。
4. 流体机械的性能参数流体机械的性能参数主要包括流量、压力、效率等。
流体机械原理
流体机械原理
流体机械是利用流体动能进行能量转换和传递的机械装置，其原理是基于流体静力学和流体动力学的基础上进行设计和运行的。
流体机械包括泵、水轮机、风机等，广泛应用于水利、能源、化工、冶金等领域。
本文将从流体机械的基本原理入手，介绍其工作原理和应用。
首先，流体机械的基本原理是利用流体的动能进行能量转换。
在泵中，通过叶片的旋转将机械能转化为流体动能，提高流体的压力和流速；而在水轮机中，利用流体的动能驱动叶轮旋转，将流体动能转化为机械能。
这种能量转换的原理是流体机械能够实现流体输送、能量转换和动力传递的基础。
其次，流体机械的工作原理是基于流体静力学和流体动力学的理论。
流体静力学研究静止流体的力学性质，如压力、密度、静压力等；而流体动力学研究流体的运动状态和动力学性质，如速度、流量、动压力等。
在流体机械中，需要考虑流体在叶片和管道中的流动状态，以及叶片和叶轮对流体的作用，从而设计出合理的结构和工作方式。
最后，流体机械的应用涵盖了多个领域。
在水利工程中，泵和水轮机被广泛应用于水泵站、水电站等场合，实现水资源的调度和能源的转化；在能源领域，风机和涡轮机被用于风力发电和火力发电，将风能和燃料能转化为电能；在化工和冶金领域，泵和压缩机被用于流体输送和气体压缩，实现物料的输送和压缩。
综上所述，流体机械是利用流体动能进行能量转换和传递的机械装置，其原理基于流体静力学和流体动力学的理论。
通过合理设计和运行，流体机械可以实现流体输送、能量转换和动力传递，广泛应用于水利、能源、化工、冶金等领域。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解流体机械的原理和应用。
过程流体机械第四章__离心压缩机
�
4.二次流损失 叶轮叶道是弯曲的，并且其中存在着轴向漩涡。因此，叶 道中的气流速度分布是不均匀的，在工作面侧最低。而叶 道内的压力分布恰好相反。由于压差的作用，造成气流由 工作面向非工作面的流动，即二次涡流。它是一种与主流 方向相垂直的流动，加剧了叶片非工作面边界层的增厚与 分离，造成二次流损失。 二次流损失一般发生在叶轮叶道、吸气室及弯道等有急剧 转弯处，而且曲率半径越小，则损失越大。因而，为减少 二次流损失，应在这些地方取用大的曲率半径或设置导流 叶片，或适当的增加叶片数目，减轻叶片的负荷。
� 4.2离心压缩机的热力过程分析
� 一般说来，提高气体压力的主要目标就是增加单位容积内气
体分子的数量。也就是缩短气体分子件的距离。为了达到这 个目标，除了采用挤压元件来挤压气体的容积压缩方法外， 还有一种用气体动力学的方法，即离心压缩。 � 利用机器的做功元件，对气体做功，使其在离心力场中压力 得到提高，同时动能也大大增加，随后在扩张流道中流动 时，这部分动能又转变为静压能，使气体压力进一步提高。 这就是离心压缩机的增压原理。 � 本节通过各种方程，建立诸参数间的关系，以计算气流在机 器中流过多少流量，提高多少压力，获得多少能量。
� 4.2.1.连续方程
�
（1）连续方程的基本表达式
Gi = ρiQi = ρ1Q1 = ρ2Q2 = C
Qi = Giν i = Gν i = νj Qj νj νi = Qj Kν i
=G
νj Kν i
Kν i =
νj νi
1 1 Pi m Kν i = = ( ) = ε m νi Pj
Ti m1−1 ∆Ti m1−1 Kν i = = ( ) = (1 + ) νi Tj Tj νj
叶片式流体机械的工作原理
• 3.转速：转速n是水轮机转轮或泵叶轮的旋转速度，单位常用转
每分r／min(rpm)。
• 4.功率P：功率对工作机而言是指机器的输入功率，对原动机而
言则指输出功率，记为P，单位为kW。
• 5.效率：能量转换中不可避免地会产生损失。对于原动机，
• 流体机械的能量转换过程不可避免地伴随着能量损失，在叶片式 流体机械中，其能量损失主要包括水力损失（流动损失）、容积 损失（泄露损失）和机械损失这三类。各类能量损失的大小用相 应的效率来衡量。
1.流动损失
• 定义：流动损失，也称水力损失ΔH (或Δh、Δp)，是指具有粘性的 介质在流过流体机械的过程中引起的损失。包括摩擦损失、冲击 损失、分离损失、二次流损失等。
hth
vp2
vs2 2
up2
us2 2
ws 2
wp2 2
• 此式为欧拉方程式的一个常用的形式，称为第二欧拉方程式。
2.能量方程与伯努利方程
• 除了带有内冷却的压缩机以外，通常忽略介质通过机壳与外界交
换的热量，即认为q=0。对叶轮而言，有，对固定元件，则有ws
＝0，于是对叶轮而言，能量方程为：
hth
[h2
h1
v22
v12 2
g(Z2
Z1 )]
• 对于固定元件而言，能量方程为：
h2
h1
v22
v12 2
g(Z2
Z1)
0
• 实际上，对于可压缩介质，通常不考虑重力的作用，上两式分别 成为：
hth
[h2
h1
v22
v12 2
]
和
流体机械
流体机械
第一章概述
流体机械是以流体为工作介质进行能量转换的机械。
广义的流体机械应包括两类：一类是将流体的能量转换为动力能的机械，称为原动机，如水轮机、汽轮机、燃气轮机及蒸汽机等；一类是将原动机的动力能传给流体以增加流体的能量的机械，称为工作机，例如泵及压缩机等。
这两类机械的理论基础、作用原理以至基本结构形式都基本相同，只是所进行的过程相反，所起的作用也是相反的。
前者是经过机器后工质的压力有所降低的机械，后者是介质的压力有所增加的机械。
现在我们要阐述的流体机械只是工作机。
但可以相信在学好工作机后对原动机也就不会完全陌生了。
一、流体机械的分类
基本上有以下两种分类方法。
(一)按所用流体的种类分
1、泵：加压或输送液体的流体机械统称为泵。
（1）叶片式（或动力式）：离心泵、轴流泵、混流泵、旋涡泵。
（2）容积式：活塞泵或柱塞泵（包括隔膜泵）、螺杆泵、齿轮泵、滑板泵
（3）其它形式：喷射泵、空气升液器。
2、压气机：加压或输送气体的流体机械统称为压气机。
压气机根据排气压力等级分为以下类型。
（1）通风机： P排＜0.015 MPa
（2）鼓风机：0.015 MPa＜ P排＜0.3 MPa
（3）压缩机：P排＞0.3MPa
（4）真空泵：P进＜0 MPa
(二)按提高流体压力的工作原理主要可分为：
1、容积式流体机械：利用活塞、柱塞或各种形状的转子等元件在流体机械内部空腔中对流体进行挤压，使流体压力提高并排出的机械。
（1）往复式流体机械：往复式活塞（柱塞）泵、往复式压缩机和膜片式压缩机。
（2）。
河南理工大学 流体机械 《泵与风机》 试卷及参考答案
《流体机械原理》试卷一考试方式：闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 %一、 填空（每空1分 共15分）1.离心泵叶轮根据叶片出口相对流动角β2的不同可分为三种不同形式，当β2<90 º时为 ，β2=90 º时为 ，β2>90º时为 ；对应于三种叶轮效率为 、 、 。
2前向式叶轮的叶片弯曲方向与叶轮旋转方向___________________。
3.叶轮是离心泵的能量转换元件，它的结构形式有_______、_______、_______三种。
4. 泵与风机中能量转换时的损失可分为______________、________________、_______________。
5.要保证泵不发生汽蚀，首先要正确地确定泵的_________________________。
6.泵串联运行时，所输送的流量均________________，而串联后的总场程为串联各泵所产生的扬程之和。
二、选择（ 每题2分 共20分） 1．离心式泵的主要部件不包括（ ）A.叶轮B.汽缸C.机壳D.吸入室 2.在理论能头2gw -w2gu-u2gv -vH 221212221222T ∞∞++∞∞=∞中，表示液体静能头的中（ ）A ．2g u-u1222 B ．2g v-v1222∞∞ C ．2g w-w2212∞∞ D ．2g w-w2gu-u22121222∞∞+3．离心式叶轮有三种不同的形式，其叶轮形式取决于（ ）A ．叶片入口安装角B 、叶片出口安装角C 、叶轮外径和宽度D 、叶轮内径和宽度 4．电厂中要求具有陡降型性能曲线的设备是（ ）A ．给水泵B ．送风机C ．循环水泵D ．凝结水泵 5．下列各项中与有效汽蚀余量NPSHa 值无关的是（ ）A ． 吸入管路参数B 管路中流量C 泵的结构 D.泵入口压力 6．两台风机并联运行的主要目的是（ ）A ．增加流量B ．增加扬程C ．增加全压既增加扬程也增加全压7．为了保证串联运行时泵都工作在高效区，选择设备时，应使各泵在最佳工况点有相等或相近的（ ）A 扬程 B ．流量C ．比转数D ．功率8．目前电厂大型机组的离心式送、引风机常采用的调节方式是（ ）A ．导流器调节B 进口端节流调节C 回流调节D 出口端节流调节 9.某台水泵在转速不变时，当输送的水温度增加时，其轴功率( ) A.增加 B.降低 C.不变 D.先降低，后增加10.( )H u g T u,∞=22υ C. H w g T u ,,∞∞=22υ D. H w g T u,∞=22υ三、简答（ 每题5分 共15分）1．泵与风机的效率是如何定义的？它有哪几种效率组成？ 2．降低泵必需汽蚀余量的措施有哪些？3. 泵与风机的工况调节的方法有很多种，以节流调节和变速调节为例分析其优缺点。
流体机械原理
流体机械原理
流体机械原理是指通过流体的运动和压力来完成工作的一类机械装置。
流体机械原理是基于流体力学和能量原理的基础上进行设计和研究的。
流体力学是研究流体的力学性质和运动规律的学科。
在流体机械中，流体力学的基本原理被广泛应用于各种流体传动装置中。
通过掌握流体的流动规律和压力变化，可以有效地设计和优化流体机械的结构和工作性能。
对于不可压缩流体而言，其运动可以通过流体连续性方程和流体动量方程来描述。
流体连续性方程是质量守恒的表达式，描述了在一个封闭系统中流体质量的守恒；而流体动量方程则是牛顿第二定律在流体力学中的应用，描述了流体力和加速度之间的关系。
而对于可压缩流体而言，则需要考虑热力学方程和状态方程的影响。
热力学方程描述了流体的热力学性质，如内能、焓和熵等；状态方程则描述了流体的状态和性质，常用的状态方程有理想气体状态方程和真实气体状态方程等。
基于流体力学的原理，流体机械的设计和研究中还需要考虑能量原理。
能量原理是研究能量转换和能量守恒的基本原理，包括动能原理、势能原理和能量损失原理等。
在流体机械中，能量原理用于分析和计算流体机械的能量转换效率和能量损失情况，从而指导流体机械的设计和改进。
总结起来，流体机械原理基于流体力学和能量原理，通过研究流体的运动和压力来完成工作。
在流体机械的设计和研究中，必须深入理解流体力学的基本原理，同时考虑热力学和能量原理的影响，以实现流体机械的优化设计和高效运行。
流体机械原理设计及应用
流体机械原理设计及应用流体机械是指将液体或气体作为工作介质的机械设备，主要包括泵、风机、压缩机和涡轮机等。
它们依靠介质的动能来传递能量或产生压力差，完成各种工程任务。
流体机械的原理设计和应用是工程领域中的重要问题，下面将从原理设计和应用两个方面进行介绍。
首先，流体机械的原理设计主要涉及几个重要的原理和理论，包括质量守恒、动量守恒和能量守恒定律等。
质量守恒原理指出，流体在流动过程中，质量的输入必须等于质量的输出，即流体的质量不会凭空消失或产生。
动量守恒原理指出，流体在流动过程中，流体作用力等于受力物体的冲量，即流体对物体施加的力与物体的加速度成正比。
能量守恒原理指出，流体在流动过程中，总能量（包括动能、势能和内能）的输入必须等于输出，即能量不会凭空消失或产生。
在原理设计时，需要根据具体的工程任务和流体的性质，选择合适的流体机械类型。
比如，泵主要用于增加流体的压力，将液体或气体输送到较高的地方；风机主要用于通过对气体进行加速和压缩，产生气流；压缩机主要用于将气体压缩成高压气体；涡轮机主要用于将流体的动能转化为机械能。
在选择流体机械类型时，还需要考虑流体的流量、压力和温度等参数，以及机械设备的效率和可靠性等因素。
除了原理设计，流体机械的应用也非常广泛。
在民用领域，泵主要用于给水、排水、供暖和空调系统等；风机主要用于通风、降温、烘干和除尘等；压缩机主要用于制冷、制气和工艺用气等；涡轮机主要用于发电、航空和交通运输等。
在工业领域，流体机械主要用于原油开采、化工生产、钢铁冶炼、煤炭加工和电力发电等。
此外，流体机械还广泛应用于船舶、航天器、火箭和飞机等交通工具中。
总之，流体机械的原理设计和应用是工程领域中的重要问题。
原理设计需要依据质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本原理，选择合适的机械类型，并考虑流体的参数和机械设备的性能；应用方面涉及到很多领域，包括民用、工业和交通等。
流体机械的研究和发展，对于提高工程效率、节约能源和保护环境具有重要意义。
工程师流体力学与流体机械
工程师流体力学与流体机械工程师流体力学与流体机械是一门关于流体力学原理和流体机械设计应用的学科。
流体力学是研究流体运动和相互作用的科学，流体机械是通过流体进行工作或传递能量的机械设备。
本文将介绍工程师在流体力学和流体机械领域的主要工作内容，以及他们在实际工程中的应用。
一、流体力学的基本原理流体力学是研究流体力学行为的基本原理和数学方法。
1. 流体运动的描述流体的运动可以通过速度场和压力分布来描述。
速度场表示了流体在空间中的速度分布情况，而压力分布则描述了流体在内部受力状况。
通过对速度场和压力分布的分析，可以得到流体的流动特性和力学行为。
2. 流体力学方程流体力学方程是用来描述流体运动的基本方程组。
其中，连续性方程描述了质量守恒定律，动量方程描述了牛顿第二定律，能量方程描述了能量守恒定律。
这些方程可以通过数学方法求解，得到流体的速度和压力分布。
3. 流体力学参数流体力学研究中常用的参数包括雷诺数、马赫数、损失系数等。
这些参数可以用来描述流体的流动状态和性能特征，对于流体机械的设计和优化非常重要。
二、流体机械的设计与应用流体机械是通过流体进行工作或传递能量的机械设备，广泛应用于能源、化工、交通等领域。
1. 能量转换和传递流体机械主要用于能量的转换和传递。
例如，涡轮机是将流体动能转化为机械能或电能的设备，压缩机则用于增加流体的压力和温度。
通过合理设计流体机械，可以实现高效能量转换和传递，提高能源利用率。
2. 流体机械的分类和特点流体机械根据其工作原理和用途可以分为离心机械、容积机械和混流机械等。
各种类型的流体机械具有不同的特点和适用范围。
例如，离心泵在流量和扬程上具有较高的适用范围，容积泵适合输送高粘度液体，而相对泵适用于输送含有颗粒的介质。
3. 流体机械设计的优化流体机械设计需要综合考虑流体力学原理、材料强度和制造工艺等因素。
通过结构优化、流道设计和材料选择等方法，可以改善流体机械的性能和可靠性。
此外，流体机械的运行状态和维护保养也对其性能和寿命产生重要影响。
流体力学第4章流体流动基本原理
mCV qm2 qm1 0 t
28
对稳态流动系统，流体及流动参数均与 时间无关，即
mCV / t 0
因此，质量守恒方程简化为
qm1 qm2
或 1v1 A1 2v2 A2
即稳态流动，输入与输出的质量必然相等。
29
对不可压缩流体的稳态流动，ρ=const，则
v1 A v2 A2 1
CV
vmax
2
R v1R 0
2 2
34
故有
vmax=2v1
例题：一储气罐，罐中空气经管道向外界排出，
已知管道出口处气流密度和压强为均匀分布，而 速度呈抛物线规律分布：
r v vmax (1 2 ) r0
已知排气管r0=0.025m，当储气罐 中p0=0.14MPa，T0=277.8K，测得 管道出口处气流vmax=32m/s，储气 罐和管道的总容积0.32m3。
24
③ 控制体内的质量变化率
对于控制体内密度为ρ的任意微元体积dV，其质 量为ρdV。将ρdV在整个控制体CV积分可得控制体内 的瞬时总质量，再对时间求导得:
控制体内的 质量变化率 =
t
dV
CV
ρ dv
25
④ 质量守恒方程
将上述各式集合在一起即可得到控制体系
统的质量守恒方程：
输出控制体 的质量流量 输入控制体 — 的质量流量
4.2.1 控制体系统的质量守恒方程
根据质量守恒原理，对于质量为m的系统，其质 量守恒方程为
dm ( )系统 0 dt
由输运公式，以控制体为研究对象时质量守恒方程 可表述为
19
输出控制体 的质量流量
—
输入控制体 的质量流量
流体机械原理
第二章 叶片式流体机械的能量转换§2-1流体在叶轮中的运动分析一、几个概念及进出口边符号确定流体机械叶片表面一般是空间曲面，为了研究流体质点在 叶轮中的 运动规律，必须描述叶片。
叶片在柱坐标下是一曲面方程),,(θθθz r =，但解析式一般 不可能获得。
工程上借助几个面来研究： 基本概念1．平面投影： 平面投影是将叶片按工程图的做法投影到与转轴垂直的面上。
2．轴面（子午面）：通过转轮上的一点和转轮轴线构成平面：（一个转轮有无数个轴面，但是每个轴面相同）3．轴面投影：它是将叶片上每一点绕轴线旋转一定角度投影到同一轴面上的投影，叫轴面投影。
4．流线5．迹线 6．轴面流线进出边符号确定：（本书规定） P 代表高压边 P 对风机，泵，压缩机，一般S 代表低压边 出口边对水轮机进口边S 对风机，泵，压缩机，一般是进口边，对水轮机是出口边二、叶轮中的介质运动 1．速度的合成与分解：流体机械的叶片表面是空间曲面，而转轮又是绕定轴旋转的，故通常用圆柱坐标系来描述叶片形式及流体介质在转轮中的运动。
在柱坐标中，空间速度矢量式可分解为圆周，径向，轴向三个分量。
u z r C C C C++= 将C z ,C r 合成得C m , z r m C C C+= C m 位于轴面内（和圆周方向垂直的面），故又叫轴面速度。
2．绝对运动和相对运动：在流体机械的叶轮中，叶片旋转，而流体质点又有相对转轮的运动，这样根据理论力学知识质：叶轮的旋转是牵连运动。
流体质点相对于叶轮的运动叫相对运动，其速度叫相对速度，这样，流体质点的绝对速度为 这两速度的合成，即 u w C += 其中 u是叶轮内所研究的流体质点的牵连速度在流体机械的静止部件内，没有牵连速度，相对运动的轨迹和绝对运动重合。
用速度三角形，表示上述关系，即得：依速度合成分解，将C 分解为沿圆周方向的分量C u 及轴面上的分量C m ，从速度三角形知：C m =W m u u W C u +=或u u W C u-=叶轮内，每一点都可作出上述速度三角形。
流体机械及其在工业中的应用
流体机械及其在工业中的应用引言流体机械是一种将能量转化为流体能量，并用于输送、压缩、增压或提供压力的设备。
它们在工业领域有着广泛的应用，包括风力发电、水力发电、石油化工、航空航天等。
本文将介绍流体机械的基本原理、常见类型以及在工业中的应用。
一、流体机械的基本原理流体机械的工作原理基于液体和气体流动的规律，通过将流体的动能、压力或位能转化为机械能，实现输送或增压等功能。
其基本原理主要涉及动能原理、质量守恒原理和能量守恒原理。
1. 动能原理动能原理指的是流体运动时所带有的动能，其大小与流体的质量和速度有关。
流体从一处较高速度运动到一处较低速度时，流体的动能可以用来驱动机械或做其他工作。
2. 质量守恒原理质量守恒原理指的是在流体机械中，流体的质量在流动过程中保持不变。
即流体进入和流出流体机械的质量是相等的，这是由于质量守恒定律的基本原理。
3. 能量守恒原理能量守恒原理指的是在流体机械中，流体的能量在流动过程中保持不变。
即在没有外界能量输入或输出的情况下，能量转化的总量保持不变。
二、流体机械的主要类型流体机械根据其工作原理和应用范围的不同，可以分为很多类型。
在工业中，常见的流体机械包括泵、风机、涡轮机等。
1. 泵泵是一种将机械能转化为流体能量的设备，用于输送液体或气体。
根据其工作原理和结构形式的不同，泵可以分为离心泵、容积泵、真空泵等。
离心泵主要通过离心力将流体加速，使其具有一定的压力；容积泵则通过增加容积或减小容积来提高流体压力。
2. 风机风机是一种通过旋转叶片来产生气流的机械设备，主要用于通风、排风和增压。
根据其工作原理和结构形式的不同，风机可以分为离心风机、轴流风机、混流风机等。
离心风机通过旋转叶轮产生离心力，使气体加速并产生压力；轴流风机则通过叶片的推力将气体搬运，使其形成气流。
3. 涡轮机涡轮机是一种通过流体的冲击力或压力来驱动转动的机械设备，主要用于发电和推动。
根据其工作原理和结构形式的不同，涡轮机可以分为汽轮机、水轮机、风力涡轮机等。
流体力学：第4章流体动力学基本定理_1,2,3
流体系统内物理量对时间随体导数公式——输运公式
输运公式物理意义
Q dv t V
表示单位时间内，控制体 CV 中所含 物理量 Qdv 的增量，它是 V 由于流场 的不定常性造成的
表示在单位时间内，通过控制 面 CS 流出的相应物理量，它是 由于流场的不均匀性造成的
(V n)Qds
（单位体积流体）
Notes on Bernoulli’s Equation：
Condition: ideal, steady, incompressible, gravity field, along a streamline. Physical Interpretation:
V p z H （along a streamline） 2g
mgz
The pressure term p
2
V 2 2g
p
1
V 2 2g
p
H
z1
2
z2
The elevation term z : elevation head (potential energy per unit weight)
z
: pressure head (pressure energy per unit weight)
2ω v 0 v 0 非流动定常： t
运动无旋：
v
质量力有势：f =－U
流体正压： = (p),
Π
dp
dp ( p)
Π
Π 1 p p p
V 2 Π U f (t ) t 2
重力场中不可压理想流体:
(全流场)
The velocity term V 2 2 g : velocity head (kinetic energy per unit weight)
流体机械及其在工业中的应用
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汇报人：MR.Z
流体机械的工作原理：流体机械通过流体的运动来传递能量，例如泵通过叶轮旋转 将流体的动能转化为压力能，风机通过叶片旋转将流体的动能转化为风能等。
流体机械的应用领域：流体机械广泛应用于工业、农业、交通运输、能源等领域， 为各个领域的发展提供了重要的技术支持。
流体机械的种类
叶片泵：利用叶片和液 体的相互作用来输送液 体
技术创新助力：新技 术、新材料的应用， 为流体机械的绿色环 保发展提供了有力支 持。
产业链协同：流体机 械企业与上下游企业 共同合作，形成绿色 环保的产业链，推动 行业可持续发展。
智能化和自动化成为趋势
智能化技术：利用人工智能、大数据等技术提高流体机械的性能和效率
自动化技术：通过自动化设备实现流体机械的远程监控和操作
多领域应用的发展： 流体机械不仅在传 统的能源、化工等 领域有着广泛的应 用，未来还将拓展 到更多领域，如新 能源、生物医学等。 这将为流体机械的 发展带来更多的机 遇和挑战。
绿色环保成为主流
环保政策推动：政府 对环保的重视和政策 支持，推动流体机械 行业向绿色环保方向 发展。
市场需求驱动：消费 者对环保产品的需求 增加，促使企业研发 绿色环保的流体机械 产品。
流体机械在工业中的应用
能源领域
风力发电：流体机械在风力发电中的应用，如风力发电机组的液压系统和冷却系统。 石油和天然气工业：流体机械在石油和天然气工业中的应用，如泵、阀门和压缩机的使用。 核能：流体机械在核能领域的应用，如核反应堆的冷却系统和核废料的处理系统。 火力发电：流体机械在火力发电中的应用，如汽轮机和发电机的使用。
化工领域
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流体机械在化工生产中的应用：流体机械 在化工生产中发挥着重要作用，如离心泵、 鼓风机等，用于输送和压缩气体和液体， 确保生产过程的顺利进行。
流体机械技术手册
流体机械技术手册第一章：引言流体机械是工程领域中用于传输、控制和转换流体能量的重要设备。
流体机械技术手册是为了帮助工程师和技术人员更好地理解和应用流体机械而编写的。
本手册提供了流体机械的基础知识、设计原理、操作指南和维护方法。
通过深入了解流体机械的技术特点和应用要求，读者可以提高工作效率，确保设备的可靠运行。
第二章：流体机械原理2.1 流体力学基础2.1.1 流体的性质2.1.2 流体的运动状态2.1.3 流体静力学2.1.4 流体动力学2.2 流体机械的分类和特点2.2.1 风机2.2.2 水泵2.2.3 液压机械2.2.4 压缩机2.2.5 气体涡轮机2.2.6 液体涡轮机第三章：流体机械设计3.1 流体机械设计基础3.1.1 流体力学设计原理3.1.2 流体机械的性能参数3.1.3 流体机械的叶轮设计3.1.4 流体机械的密封设计3.2 水泵设计3.2.1 水泵的工作原理3.2.2 水泵的类型和选择3.2.3 水泵的设计计算3.2.4 水泵的优化设计3.3 风机设计3.3.1 风机的工作原理3.3.2 风机的类型和应用3.3.3 风机的设计计算3.3.4 风机的气动噪声控制第四章：流体机械操作与维护4.1 流体机械的运行与控制4.1.1 流体机械的启停与调节4.1.2 流体机械的运行参数及监测4.1.3 流体机械的自动化控制4.2 流体机械的维护与保养4.2.1 流体机械的常见故障及排除方法4.2.2 流体机械的润滑与维护4.2.3 流体机械的安全操作规程第五章：案例分析5.1 水泵应用案例研究5.1.1 工业供水系统设计案例5.1.2 农业灌溉系统设计案例5.1.3 城市排水系统设计案例5.2 风机应用案例研究5.2.1 风电场风机选型案例5.2.2 废气处理系统风机选型案例5.2.3 矿井通风系统风机选型案例结论：本流体机械技术手册对流体机械的原理、设计、操作与维护进行了全面的介绍和论述。
喷水枪的科学原理
喷水枪的科学原理喷水枪是一种利用压力将液体喷射出来的装置，常用于清洗、灭火和娱乐等场合。
它的科学原理涉及流体机械、波动力学和气体动力学等多个领域。
1. 流体机械原理喷水枪内部有一个供水管道和一个喷嘴，通过管道将水从水源引入到喷嘴中。
水源可以是自来水管道、水泵或水箱等。
引入的水被压力推动，从喷嘴中喷射出来。
流体在喷嘴中的流动过程中，流速会增加，压力会降低。
这是由于贯流速度定理与贯流能量方程的原理。
2. 波动力学原理喷水枪喷射出的水柱是由连续的水分子组成的，分子之间通过分子间力相互作用而产生连接。
当喷射出水柱时，由于水分子之间的相互吸引力，水柱形成了一定的形状和稳定性。
这可以用波动力学中的表面张力和毛细现象来解释。
表面张力使得水形成规则的水柱形状，而毛细现象使得水能从较小的喷嘴直径中喷射出来。
3. 气体动力学原理除了利用水压喷射水外，喷水枪还可以利用气体动力学原理来增加喷射效果。
例如，一些高压喷水枪会在喷嘴内部产生负压，使得气体与喷射的水混合并喷出。
这种混合使得水柱更加细化和扩散。
此外，一些喷水枪还会通过增加喷嘴的节流构造，利用压缩空气和水的混合来增加喷射的速度和压力。
4. 安全原理设计喷水枪时还必须考虑安全原理。
一方面，喷水枪要能够承受一定的压力和温度，以防止泄漏和爆炸。
另一方面，喷水枪在使用过程中，需要通过安全装置来控制和调节压力，以保障使用者的安全。
总结起来，喷水枪的科学原理涉及流体机械、波动力学和气体动力学等多个领域。
通过利用供水管道、喷嘴和压力的作用，不同类型的喷水枪可以产生不同形状、速度和压力的水柱。
此外，喷水枪还可以利用表面张力和毛细现象来保持水柱的形状和稳定性，并通过混合气体来增加喷射效果。
喷水枪的设计也必须考虑安全原理，以防止泄漏和保障使用者的安全。
这些原理与喷水枪的设计和应用密切相关，在实际应用中起到了重要的作用。
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游移空穴在固定空穴下 游溃灭，沿滞止线接近 边界，气泡越大，其溃 灭时间长 → 到边界的 时间越长，其溃灭点越 接近边界，且D越大，溃 灭能及溃灭压力也较大。 另一种认为空蚀是由较 大的空泡溃灭时形成微 射流造成的。 C＝100m/s～300m/s 三种类型，冲击压力很 大，见图4－8 图4－8 射流—溃灭模式 a)附着壁面的半球形空泡 b)空泡移入压力梯度区 c)空泡近边壁溃灭
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上述两种说法，前者是用来解释小气泡溃灭对材料的破坏， 后者用来大气泡溃灭过程对材料的破坏。 空蚀加速的波导模式见图（4－9）
图4－9 空蚀加速的波导模式
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热力学作用，空泡高速受压、汽相高速凝结、放大量热，金 属熔化造成破坏。 电化学作用： 空汽溃灭产生温差，造成热电偶，产生电流，此外，金属受 压晶格变位，周围晶格阻止变位产生电流。电流产生电解起 破坏作用。阳极保护的方法。 总之，空蚀机理复杂，还与化学腐蚀与泥沙磨损相互促进加 速破坏。
图4－2 气体—蒸汽 空泡的 稳定性分析
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“空化核”观点—压力↓空化产生和发展的条件，液体本身性 质的影响。气核不同，空化初生压力不同 → 所以控制液体 的空化最根本条件是减少液体中的气核，↑抗拉强度 → 液 体连续性不破坏。
（二）空泡的发育和溃灭，空化类型
流体内P↓ 气核 → 气泡；P↓气泡 → 大，到高P处，气泡 ↓ → 溃灭。这是一个复杂的动态过程，不仅与气泡参数有 关，与液体的性质、粘性、表面张力、可压缩性、惯性等的 影响，与气体扩散、溶解、热传导有一定联系，有永久性气 体时，这一过程是有差别的。 研究表明：空泡在Dmax之前不断的发育→溃灭至尺寸为零，又 再生成D较小的空泡→ 溃灭、回弹重复两次甚至多次， 尺寸↓
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（四）空蚀机理： 空蚀机理复杂，多种因素综合结果造成的。任何液体在一定的 动力条件下都能引起空蚀破坏。 空泡溃灭的机械作用是造成空蚀破坏的主要原因。 目前有两种较为合理并为实验证实的解释。一种认为空蚀破坏 基本上是由于小空泡溃灭中心辐射出来的冲击压力波而产生的。 即冲击压力波模式。 图4－7 游移空泡 溃灭示意图
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图4－5固定型空化
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3）旋涡型空化 由液流受到强烈扰动而产生旋涡所形成的空化称旋涡型空化。 多发生在流机的进出口边、导叶等扰流物的尾部。图4－6 图4－6 空化形态多呈螺旋型是不稳定的旋涡运动。 4）振动型空化 鹅体重的固体边界的振动激发相邻液体产生振幅足够大的压 力脉动使液体发生空化。
图4－6 螺旋浆上的旋涡变化
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“空化核”理论：见图4－2，液气界面平衡过程中， θ R<(α +π /2) 之前不平衡，液体的含气量处于过饱和状 态，截面曲率改变方向（正负号）空泡↑（散出）、部分气 体↑、部分被封闭，当流体处压<泡内压力。缝隙中气体向 液体扩散，使液体中存在空气或液体微团—空化核，悬浮的 固体粒子也是空化核子，核子量↑ → 产生空化的原因。
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图4－3 空泡的生长和溃灭过程
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1）游动型空化 空泡在液体中产生并随液体流动空化现象和游动型空化。 2）固定型空化： 空化初生后，形成附着在边界上的空腔，即固定型空化，这 是一种相对稳定的空化形式。 固定型的空泡的大小，与绕流物体的大小、表面粗糙度、液 体的物理性质及流场中的压力分布有关。图4－5所示。
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水力机械的空化→空泡产生、发展→改变速度在流道内分布 →η ↓ → P↓、H↓→引起振动。 空化到一定程度→不能正常工作，空泡的溃灭使壁面材料受到 破坏。空化和空蚀是提高水力机械能量空穴在局部压力↓邻近液体蒸气压力的瞬间形成的。 蒸汽压力—液体蒸气在特定的温度下，与现有的自由表面接触的 平衡压力。 空穴在均质液体内生成→液体破裂→破裂所需要的压力—是该温 度下液体的抗拉强度（而不是蒸汽压力）。 液体可以承受拉应力—纯水能承受拉应力（张力）实验证明了的。 专门用不同的方法处理过的水，结果不一样，最大抗拉强度达 26～27Mpa，分子运动计算纯水承受抗拉强度为：160～325Mpa。 自然界水，200C，P为2400Pa，水的连续性就破坏，水就气化了。 其原因是杂质→破坏液体均匀性→结构改变→ 液体抗拉强度↓。
第四章 叶片式流体机械的空化和空蚀
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第一节 空化和空蚀机理
一、空化和空蚀机理： （一）空化现象 液体中发生，主要对水力机械液流内由于压力的变化 而导致空泡的产生、发展和溃灭过程及由此而产生一 系列的物理化学变化—称空化。 图4－1 液体中空化区的形成 a)文吐利管中的压力 分布与空化区形成 b)沿翼型表面的压力 分布与空化区形成