对气体的性能分析沿程阻力其中
哈尔滨工程大学考研真题(流体力学部分)
哈尔滨工程大学考研真题一、简要说明下列各种力产生的原因、求解思路及表达式1、 沿程阻力2、形状阻力3、惯性阻力4、机翼升力5、湍流应力二、图示水箱1中的水经光滑无阻力的圆孔口水平射出，冲到一平板上。
平板封盖着另一水箱2的孔口，水箱1中水位高度为1h ，水箱2 的水位高度为2h ，两孔口中心重合，而且直径12d d /2=。
若射流的形状时对称的，冲击到平板后转向平行于平板的方向，并向四周均匀流出。
假定流动是无粘性不可压缩定常的，平板和水质量力不计。
当已知1h 和水的密度ρ时，求保持平板封盖住水箱2的孔口时2h 的最大值。
三、工程中常用文丘里管测量管路中水的流量。
管路和收缩管段截面积分别为1S 、2S ，水的密度和U 型测压计中液体的密度分别为ρ、m ρ，且m ρρ〈。
若不计水的粘性，试导出倾斜管路中水的流量Q 与测压计中液体的高度差读数h 之间的关系式。
四、设在平面直角域中点A （a ，b ）处放着一个强度为Q 的平面点源，0,0x y ==是半无限固体壁面，远方压力为ρ∞。
试求： 1. 平面流动复势W(z)； 2. 壁面上流体的速度分布；3. 壁面0x =上流体的压力分布。
五、两块无限长二维平行平板如图所示，其间充满两种密度和粘性系数分别为12,ρρ和12,μμ的液体，高度分别为1h ，2h 。
已知下板静止，上板以速度U 向右运动，全流场应力相同，不计重力，流体运动为层流。
试求流场中的速度分布。
六、圆球在静水中释放后上浮，圆球的半径为a ，水和圆球的密度分别为,w m ρρ。
忽略水的粘性，试求圆球上浮运动之距离随时间的变化规律。
标准答案 一、（分析）考察学生对流体力学中出现的专业中常用的有关力的掌握程度。
1、沿程阻力：管道壁面粘性摩擦和粗糙度引起的阻力。
表达为圆管沿程阻力系数，2f l Vh d gλ∆= 2、形状阻力：由于粘性和流动分离产生的压力沿流动方向投影的合力。
求得压力后积分或试验测得，20cos 12p n D sD D p ds C U A αρ==⎰⎰或3、惯性阻力：非定常运动改变流体的惯性引起的阻力。
一般铁皮风管沿程阻力系数
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2023年公用设备工程师之专业知识(动力专业)通关练习试题附答案
2023年公用设备工程师之专业知识（动力专业）通关练习试题附答案单选题（共20题）1. 以下选项中，( )为热力除氧的基本原理。
A.道尔顿定律和亨利定律B.阿基米德定律和道尔顿定律C.自动定律和阿基米德定律D.道尔顿定律和自控定律【答案】 A2. 直接初冷的特点是( )。
A.煤气与冷却介质不直接接触，在冷凝液进行传质过程中，煤气冷却效率较高，净化效果好B.煤气与冷却介质不直接接触，两相只间接传热，不进行传质过程，煤气冷却、净化效果好C.煤气与喷洒氨水直接接触进行传质和传热过程，煤气冷凝液混入氨水中，在此，煤气再次得到净化，喷洒氨水循环使用，煤气冷却效率较高、阻力较小、设备造价较低、动力消耗大D.根据水汽几乎饱和的粗煤气，随着温度降低，前期主要是释放绝大部分水汽冷凝热，而后期便有萘结晶析出的规律，用间接初冷和直接初冷组合的工艺，可发挥两者的长处【答案】 C3. 化肥工业中，氨合成气的生产可以采用三种方式，不包括( )。
A.用煤、氧和水蒸气在气化炉中生产B.用天然气、水蒸气和重油在气化炉中制取C.用重油、氧和水蒸气在气化炉中生产D.用天然气、氧和水蒸气在转化炉中生产【答案】 B4. 下列对于冷却供水系统的说法不正确的是( )。
A.直接冷却系统中，汽轮机的排汽直接送至于式冷却塔去冷却凝结，从而省略了常规系统的凝汽器B.直接冷却系统不需要庞大的管道系统C.采用射流式凝汽器的间接冷却系统全系统都必须采用高纯度的中性水D.间接冷却系统采用表面式凝汽器【答案】 B5. 煤在隔绝空气下受热后发生热分解而成塑性状态，并互相黏结成焦炭的性能称为( )。
A.黏结性B.结焦性C.熔融性D.结渣性【答案】 A6. 克劳物循环是采用( )的气体液化循环。
A.蒸汽制冷循环复叠B.等焓膨胀和等熵膨胀组合C.等熵膨胀D.节流膨胀【答案】 B7. 制取硫铵的主要方法有三种，不包括( )。
A.半间接法B.直接法C.间接法D.半直接法【答案】 A8. 在净化工艺中，离心式煤气鼓风机提高经济性能的常用方法为( )。
常用机械传动系统的基础知识
•常用机械传动系统的基础知识（一）机械传动的作用是传递运动和力，常用的机械传动类型有齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、带传动、链传动、轮系。
1．齿轮传动：齿轮传动的原理是依靠主动轮依次拨动从动轮来实现的。
（1）分类：A、按传动时相对运动为平面运动或空间运动分：①平面齿轮传动（常见的有直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动，根据齿向，还分为外啮合、内啮合及齿轮与齿条的啮合）②空间齿轮传动（圆锥齿轮传动、交错轴齿轮传动）。
B、按齿轮传动的工作条件分：闭式传动（封闭在刚性的箱体内）、开式传动（齿轮是外露的）。
（2）特点：优点：①适用的圆周速度和功率范围广②传动比准确、稳定、效率高。
③工作可靠性高、寿命长。
④可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动缺点：①要求较高的制造和安装精度、成本较高。
②不适宜远距离两轴之间的传动。
（3）渐开线标准齿轮基本尺寸的名称有：①齿顶圆②齿根圆③分度圆④摸数⑤压力角等。
（4）轮齿失效形式有以下五种：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形。
2．蜗轮蜗杆传动：适用于空间垂直而不相交的两轴间的运动和动力。
（1）分类：A、根据蜗杆螺旋面分为阿基米德螺旋面蜗杆、渐开线螺旋面蜗杆、延伸渐开线螺旋面蜗杆；B、根据蜗杆螺旋线的头数分为单头、双头、多头蜗杆；C、根据螺旋线的旋转方向分为左旋和右旋两种。
（2）特点：优点①传动比大。
②结构尺寸紧凑。
缺点①轴向力大、易发热、效率低。
②只能单向传动。
（3）涡轮涡杆传动的主要参数有：①模数②压力角③蜗轮分度圆④蜗杆分度圆⑤导程⑥蜗轮齿数⑦蜗杆头数⑧传动比等。
（4）蜗杆蜗轮传动正确啮合的条件是蜗杆轴向模数和轴向压力角应分别等于蜗轮的端面模数和端面压力角。
3．带传动：通过中间挠性件（带）传递运动和力，包括①主动轮②从动轮③环形带（1）适用于两轴平行回转方向相同的场合，称为开口运动。
中心距和包角（带与轮接触弧所对的中心角）的概念。
（2）带的型式按横截面形状可分为平带、V带和特殊带三大类。
舍维列夫公式计算沿程阻力系数
舍维列夫公式计算沿程阻力系数沿程阻力系数是一个在空气动力学中被广泛应用的概念。
它描述了在飞行器运动过程中所受到的阻力与速度的关系。
舍维列夫公式是计算沿程阻力系数的一种常用方法。
在本文中，我们将介绍舍维列夫公式的原理和应用，并通过一个具体的例子来展示其计算过程。
让我们来了解一下沿程阻力系数的定义。
沿程阻力系数（drag coefficient）是一个无量纲的物理量，用来描述飞行器在运动过程中所受到的阻力的大小。
它是阻力与空气密度、速度和参考面积的乘积之比。
具体而言，沿程阻力系数（Cd）可以表示为以下公式：Cd = D / (0.5 * ρ * V^2 * S)其中，D是飞行器所受到的阻力，ρ是空气密度，V是速度，S是参考面积。
舍维列夫公式是一种用来计算沿程阻力系数的经验公式。
它是根据实验数据和理论推导得到的，适用于不同形状和尺寸的飞行器。
舍维列夫公式可以表示为以下形式：Cd = Cd0 + K * CL^2其中，Cd0是零升力阻力系数，K是一个与飞行器外形和空气动力学特性相关的常数，CL是升力系数。
通过舍维列夫公式，我们可以计算出飞行器在不同速度和升力条件下的沿程阻力系数。
这对于飞行器的设计和性能分析非常重要。
现在让我们通过一个具体的例子来展示舍维列夫公式的计算过程。
假设我们有一架飞机，其零升力阻力系数（Cd0）为0.02，常数K 为0.05。
我们希望计算出在速度为100米/秒，升力系数（CL）为0.4时的沿程阻力系数。
根据舍维列夫公式，我们可以进行如下计算：Cd = 0.02 + 0.05 * 0.4^2= 0.02 + 0.05 * 0.16= 0.02 + 0.008= 0.028因此，在速度为100米/秒，升力系数为0.4的条件下，该飞机的沿程阻力系数为0.028。
通过舍维列夫公式的计算，我们可以了解到飞行器在不同运动条件下的阻力大小。
这对于飞行器的性能评估、设计和优化非常重要。
同时，舍维列夫公式也为我们提供了一种简化计算沿程阻力系数的方法。
流体运动沿程阻力的概念
流体运动沿程阻力的概念流体力学是研究流体运动及其相关现象的领域，包括液体和气体在空间中的运动以及与固体的相互作用。
在流体力学中，沿程阻力是流体在运动过程中受到的阻碍力，它是流体力学中一个重要的概念。
在流体力学中，流体的运动受到各种力的影响，其中阻力是一种重要的力。
阻力是由于流体与固体表面的摩擦力、流体内部分子之间的粘滞力以及流体与流体之间的黏滞力等因素而产生的。
在流体通过管道、河流、海洋等空间进行运动的过程中，阻力是不可避免的。
沿程阻力是指流体在运动过程中受到的阻碍力随着流体运动距离的增加而逐渐积累的现象。
这种阻碍力的存在会影响流体的运动速度和能量消耗，从而影响流体运动的效率和稳定性。
因此，研究沿程阻力的大小和影响因素对于优化流体运动过程、提高流体输送效率具有重要意义。
在流体力学中，沿程阻力的大小受到多种因素的影响。
首先，流体的物理性质是影响沿程阻力大小的重要因素之一。
不同的流体具有不同的黏滞性和密度，这将直接影响流体在运动过程中受到的阻碍力大小。
其次，流体的运动速度和流动状态也会对沿程阻力产生影响。
流体的速度越快，沿程阻力就会越大。
此外，流体的流动状态（层流、湍流等）也会对沿程阻力的大小产生一定影响。
此外，流体运动的管道形状、管道表面的光滑程度以及管道内的摩擦力也是影响沿程阻力大小的重要因素。
在管道内部，流体受到的摩擦力会使得流体运动过程中受到的阻碍力增加，从而增加沿程阻力的大小。
因此，优化管道的设计、改善管道表面的光滑度以及降低管道内摩擦力都可以有效减小沿程阻力的大小。
研究和分析沿程阻力的大小和影响因素对于流体输送工程、水利工程、海洋工程等领域具有重要意义。
在水利工程中，对于河流、水库等水体的输送和调节工程，减小沿程阻力可以降低能量损失，提高输送效率。
在海洋工程中，对于海洋平台、海底输气管道等设施的设计和建设，减小沿程阻力不仅可以节省能源，还可以减小设施的磨损，延长使用寿命。
在流体力学研究中，通过理论分析、数值模拟和实验研究等手段，可以对沿程阻力的大小和影响因素进行深入分析和探讨。
气体的沿程阻力损失计算公式
气体的沿程阻力损失计算公式哎呀，说起这个气体的沿程阻力损失计算公式，这可真是个让人头疼的玩意儿。
不过呢，别担心，咱们今天就来聊聊这个，把它说得简单点，就像咱们平时聊天一样。
首先，咱们得知道，这个阻力损失啊，它就像是你推着一个装满东西的购物车在超市里走，但是超市的过道特别窄，你还得绕过各种障碍物，这推起来就费劲了，对吧？气体在管道里流动的时候，也是这么个情况，它得克服管道内壁的摩擦力，这就是所谓的沿程阻力损失。
好了，咱们来聊聊这个公式。
这个公式呢，叫做达西-韦斯巴赫公式，听起来挺高大上的，其实就是个计算阻力损失的公式。
公式是这样的：\[ h_f = f \cdot \frac{L}{D} \cdot \frac{v^2}{2g} \]这里头的每个字母都有它的意思：- \( h_f \) 是阻力损失的高度，你可以想象成气体在管道里“爬”了多高。
- \( f \) 是摩擦系数，这个系数跟管道的粗糙度和气体的流动状态有关。
- \( L \) 是管道的长度，就是你推购物车要走的距离。
- \( D \) 是管道的直径，就像超市过道的宽度。
- \( v \) 是气体的流速，就是你推购物车的速度。
- \( g \) 是重力加速度，地球给的，这个数值是固定的。
你看，这个公式其实挺直观的，就是说阻力损失跟你的管道有多长、多粗、气体流得有多快，还有管道表面有多粗糙都有关系。
举个例子，比如说，你有一根100米长的管道，直径是0.5米，气体流速是10米/秒，摩擦系数是0.02（这个值得根据实际情况查表或者计算得到）。
把这些数值代入公式，你就可以算出阻力损失了。
\[ h_f = 0.02 \cdot \frac{100}{0.5} \cdot \frac{10^2}{2 \cdot 9.81} \]算出来大概是19.6米，这就是气体在这段管道里“爬”的高度，或者说，它克服阻力损失需要的能量。
所以啊，这个公式虽然看起来有点复杂，但其实它就是帮我们计算气体在管道里流动时会遇到多少阻力的一个工具。
2023年公用设备工程师之专业知识(动力专业)通关模拟卷含答案讲解
2023年公用设备工程师之专业知识（动力专业）通关模拟卷含答案讲解单选题（共20题）1. 旋流式燃烧器的结构特点是( )。
A.燃烧器本身带有旋流器B.形式多样化，结构方式也多样化C.以一定流速从喷嘴流出，进入吸气收缩管，燃气靠本身的能量吸入一次空气D.由头部及引射器组成，燃气也形成旋流，以加强气流混合【答案】 A2. 以下选项中不属于常用气体供气系统的是( )。
A.氧气供气系统B.氢气供气系统C.氨气供气系统D.保护气体系统【答案】 C3. 以下( )为煤的有机质的组成元素，它对研究煤的成因、类型、结构、性质和利用等都有十分重要的意义。
A.氮、氢、氧、氯、硫B.碳、氢、氧、氮、硫C.碳、磷、氧、氯、氟D.碳、氢、氧、氟、氮【答案】 B4. 下列选项不属于产生脱火因素的是( )。
A.二次空气流速过大，火焰因燃气被空气冲淡而吹熄B.燃气压力过高C.燃烧器火孔直径过小D.一次空气系数过小【答案】 D5. 要使煤粒黏结得很好，胶质体应满足很多条件。
以下不属于此条件之一的是( )。
A.液体产物足够多，能将固体粒子表面湿润，并将粒子间的空隙填满B.胶质体应具有足够大的流动性和较宽的温度间隔C.胶质体应具有一定黏度，有一定的气体生成量，能产生膨胀D.黏结性不同的煤粒应在空间不均匀分布【答案】 D6. 下列对于热力管道布置的总原则和具体要求说法不正确的是( )。
A.热力管道的布置力求短直，主干线应远离热负荷大的用户B.热力管道的布置总的原则是技术上可靠、经济上合理和施工维修方便C.管道布置不应穿越电石库等由于汽、水泄漏会引起事故的场所，也不宜穿越建筑扩建地和物料堆D.管道的走向宜平行于，一区或建筑区域的干道或建筑物【答案】 A7. 我国现时对燃气中硫化氢的含量要求是( )。
A.小于10mg／m^3B.小于20mg／m^3C.小于30mg／m^3D.小于40mg／m^3【答案】 B8. 以下选项中不属于液化石油气供应基地、气化站和混气站的消防给水系统组成部分的是( )。
电厂蒸汽长距离供热的案例分析
近年来，随着我国市场经济的快速发展，工业企业对蒸汽的需求也在不断攀升。
各级政府一方面大力支持和推动工业发展，另一方面也在进一步提高对大气污染治理的要求，倡导企业实施“节能减排，保护环境”的转型升级。
对于工业企业而言，这无疑增加了他们的污染治理成本；尤其是传统发电行业，正面临着转型升级过程中的空前挑战。
热电联产集中供热，可以有效利用发电剩余的蒸汽，向周边工业企业进行集中供热，通过电厂大容量、大压力、高效率且低排放的锅炉建设集中热源供应站（热效率可达90%以上）取代分散企业低效率高排放的工业小锅炉（热效率大约60%～70%），大大地提了高能源综合利用率；此外，采用大型锅炉建设热源站，可以减少燃料的消耗，从而减少二氧化碳、二氧化硫和烟尘等排放物的产生且有利于污染物的集中处理。
工业用户可以由此节省下建设小锅炉以及购买燃料等的成本，同时，余热供应也为电厂带来了一部分额外的收益，可谓是一举两得。
因此，特别是在一些工业集中地区，热电联产集中供热越来越受到人们的关注和普遍应用。
集中供热系统主要有热源，供热管网以及热用户3个部分组成。
其中，供热管网承担着将热源点的热量及时配送至各个热用户的重任，是连接两者的桥梁和生命线。
由于电厂与末端热用户之间的距离相对较远，很多地区甚至已超过8km的供热半径，而管道沿线必然存在压力损失和热损失，电厂蒸汽经过长距离输送后，往往难以满足末端用户较高的用汽参数要求。
在保证管网可供性和可操作性的前提下扩大供热的范围，蒸汽的出口参数（如温度、压力等），流量以及管径等是否满足要求，必须进行严格的计算和分析。
此外，本文还探讨了在输送过程中稳定热负荷，降低沿程压降和热损的一系列措施。
案例现状随着某工业园区内多个重大项目的陆续开工和投产，园区内企业对蒸汽的需求量也逐步增加。
目前一期管管网总长度约10km，其中主线部分长度为8.9km。
主线管道由DN600 管道逐级变径至DN200管道，其中DN600管道长1200m，DN400管道长2000m， DN250管道长900m，DN200管道长4800m。
主风管内的静压
主风管内的静压主风管内的静压是指空气在主风管内流动时所受到的沿程阻力，是空调或通风系统中的重要参数。
以下是主风管内静压的详细介绍：定义和测量：主风管内静压是指空气在主风管内流动时所受到的沿程阻力，通常以帕斯卡（Pa）为单位表示。
静压的测量可以通过静压传感器或压力表进行，静压传感器是一种能够测量空气压力变化的设备，而压力表则是一种用于测量气体或液体压力的仪表。
影响因素：主风管内静压受到多种因素的影响，包括空气流量、风管直径、风管长度、弯头和阀门等。
空气流量越大，静压越大；风管直径越小，静压越大；风管长度越长，静压越大；弯头和阀门等部件会增加静压。
计算公式：主风管内静压的计算公式通常为P = ρgh，其中P是静压，ρ是空气密度，g是重力加速度，h是风管内的水头损失。
这个公式可以用来计算空气在风管内流动时的阻力，从而评估空调或通风系统的性能。
应用场景：主风管内静压在空调和通风系统中有着广泛的应用。
例如，在中央空调系统中，通过对主风管内静压的监测和分析，可以评估系统的性能和调整系统的运行参数。
此外，在通风系统中，通过对主风管内静压的测量和控制，可以确保空气流通的稳定性和效果。
注意事项：在测量主风管内静压时，需要注意以下几点。
首先，要选择合适的测量位置，确保能够准确地反映整个系统的压力分布情况。
其次，要使用经过校准的测量设备，以确保测量结果的准确性和可靠性。
最后，要对测量结果进行详细的分析和评估，以便对空调或通风系统进行优化和调整。
总之，主风管内静压是空调和通风系统中的重要参数之一，它受到多种因素的影响，可以通过测量和分析来评估系统的性能和调整运行参数。
在测量主风管内静压时需要注意选择合适的测量位置、使用经过校准的测量设备以及对测量结果进行详细的分析和评估。
螺旋风管 沿程阻力
螺旋风管沿程阻力【实用版】目录一、螺旋风管的概述二、沿程阻力的定义和影响因素三、螺旋风管的沿程阻力分析四、如何减小螺旋风管的沿程阻力五、结论正文一、螺旋风管的概述螺旋风管是一种用于输送气体的管道，其结构特点是管道内部呈螺旋状。
这种设计使得气体在输送过程中能够更加稳定，减小了气体的湍流和涡旋，从而降低了沿程阻力。
螺旋风管在工业生产、民用建筑等领域有着广泛的应用。
二、沿程阻力的定义和影响因素沿程阻力是指气体在管道内由于管道壁面的粗糙度、气体流速和气体密度等因素引起的阻力。
沿程阻力会影响气体输送的效率，增加能耗。
影响沿程阻力的因素主要有：管道的长度、管道的直径、气体的流速、气体的密度、管道壁面的粗糙度等。
三、螺旋风管的沿程阻力分析螺旋风管由于其特殊的结构，使得气体在输送过程中能够更加稳定，从而降低了沿程阻力。
实验证明，螺旋风管的沿程阻力要低于同样条件下的直管。
但是，螺旋风管的沿程阻力依然会随着管道长度的增加而增大，因此在设计螺旋风管时，需要考虑到沿程阻力的影响。
四、如何减小螺旋风管的沿程阻力要减小螺旋风管的沿程阻力，可以从以下几个方面进行：1.优化管道设计：通过改变螺旋风管的直径、长度、螺旋角度等参数，以达到降低沿程阻力的目的。
2.提高气体流速：在一定范围内，提高气体流速可以降低沿程阻力。
但是，过高的流速会增加能耗，因此需要综合考虑。
3.减小管道壁面的粗糙度：采用光滑的管道材料或者在管道内壁进行处理，以减小管道壁面的粗糙度，降低沿程阻力。
4.选择合适的气体密度：在设计阶段，可以通过选择合适的气体密度，以降低沿程阻力。
五、结论螺旋风管在输送气体时，能够降低沿程阻力，提高气体输送效率。
沿程阻力实验报告
沿程阻力实验报告本实验主要是学习和研究沿程阻力的测量方法，通过实验的操作和数据分析，加深对阻力研究的理解和认识。
一、实验原理1.沿程阻力的概念沿程阻力是船舶在航行中所受到的水阻力，由于水阻力与航速、船型等因素有关，因此需要进行测量。
2.流体力学公式在船舶水动力学中，流体力学公式是非常关键的，其中包括了水的密度、船的速度、船舶的几何形状等关键参数，通过公式可以得出沿程阻力关于船速的变化规律，如下所示：F=KV^2其中，F为沿程阻力，V为船速，K为常量。
3.计算方法测量沿程阻力的方法有很多种，其中最为常见的是通过测量船速和推力来计算，公式如下：F=MA二、实验器材本实验所需器材如下：1.船舶模型2.横向力传感器3.船速计4.计算机5.数据采集系统6.综合测试台三、实验操作首先在综合测试台上放置船舶模型，在模型下方放置横向力传感器，然后通过数据采集系统连接计算机，开始实验操作。
2.测量沿程阻力通过船速计和数据采集系统，测量船舶模型在水中航行时的速度和推力，然后将数据进行处理和分析，得出沿程阻力关于船速的变化规律。
3.数据处理和分析通过实验数据和流体力学公式，计算得出沿程阻力关于船速的变化规律，然后将数据进行图表的展示和分析，进一步深入研究沿程阻力的特性和规律。
四、实验结果通过实验操作和数据分析，得出了沿程阻力随船速增加而增加的结论，而且阻力的增长速度呈非线性关系，这说明当船速越来越快时，所受到的水阻力也随之急剧增加，这对船舶在航行中的能耗和性能都会产生很大的影响。
通过本次实验，我们学习了沿程阻力的测量方法和流体力学公式，在实验操作和数据分析过程中，我们探讨并总结出了沿程阻力的特性和规律，这进一步加深了我们对阻力研究的理解和认识，有助于我们在船舶设计、能源管理等方面做出更为准确和科学的决策。
基于定孔距变孔径分布的水下二维排气开孔模式研究
基于定孔距变孔径分布的水下二维排气开孔模式研究!!所!俊 徐!飞 唐斯密 王虹斌!海军研究院"北京!!$$!(!#摘要!水下排气产生的气泡尺度参数对隔声效果存在影响$本文针对水下气体排放过程中的动力学特点"根据单位面积流量相等设计准则"建立水下气体二维排放方程"得到水下气体二维排放装置开孔位置及几何参数的解析表达式$建立有限元模型"比较均匀分布和定孔距变孔径分布两种开孔模式"通过循环水槽试验对排气效果进行验证$仿真计算和试验结果表明"定孔距变孔径分布模式能够有效控制气泡尺度参数分布"对增强气泡隔声效果更有利$关键词!水下排气&二维&孔径分布&隔声中图分类号 )(("-"文献标志码*文章编号 "$'+,"',!"$"&#$$,$$.!"# !$-!"$.,'/001-"$'+,"',-"$"&-$%-!!14B !;"-G -!%(<'4%(6<"Z !#7%-&#"-'/N O *'B &4U %-4J "!%3'&%!"-I #&4(#9B 4#"-"0D #O %!P (#0#)%12')#-,'-!U '(#'9/%P (#0#)%8(%'G )Zg ?9;r )a 07;D *45G 7O 7;6*453/9:J 79E F &7&?V $8$&'A 2S *8(/(.($0C $/D /*3!;;!P !0=2/*&F 89&4(')4!D H 0L S A K 0I A N A O 010N L/@J ?J J K 0L I N /8?S 08J P ?980N M A 10N0h H A ?L 179@K ?09S 01H 00@@0S 1/@1H 0A S /?L 17S 79L ?K A 17/9R *S S /N 879:1/1H 08P 9A O 7S S H A N A S 10N 7L 17S L 791H 0I N /S 0L L /@?980N M A 10N :A L 0h H A ?L 1A 981H 080L 7:9S N 710N 7A /@0e ?A K @K /M I 0N ?971A N 0A ;1H 01M /X 87O 09L 7/9A K 0h H A ?L 10e ?A 17/9/@?980N M A 10N :A L 7L 0L 1A J K 7L H 08R D H 0A 9A K P 17S A K 0h I N 0L L 7/9L /@1H 0/I 0979:I /L 717/9A 98:0/O 01N 7S I A N A O 010N L /@1H 01M /X 87O 09L 7/9A K 0h H A ?L 180Q 7S 0/@?980N M A 10N :A L A N 0/J 1A 7908R D H 0@797100K 0O 091O /80K L A N 00L 1A J K 7L H 081/S /O I A N 01H 01M /Q 091I A 110N 9L /@?97@/N O87L 1N 7J ?17/9A 98S /9L 1A 91X I 71S H m Q A N 7A J K 0X L 7U 087L 1N 7J ?17/9R D H 00h H A ?L 10@@0S 17L Q 0N 7@708J P S 7N S ?K A 179:@K ?O 010L 1R D H 0L 7O ?K A 17/9A 980h I 0N 7O 091A K N 0L ?K 1LL H /M1H A 11H 087L 1N 7J ?17/9O /80/@@7h 08/N 7@7S 0L I A S 79:A 98Q A N 7A J K 0/N 7@7S 0A N 0AS A 90@@0S 17Q 0K P S /91N /K 1H 087L 1N 7J ?17/9/@J ?J J K 0L L S A K 0I A N A O 010N L ;A 9809H A 9S 01H 0A S /?L 17S 79L ?K A 17/90@@0S 1/@J ?J J K 0L R :%;<"(!&!?980N M A 10N 0h H A ?L 1V 1M /87O 09L 7/9L V Q 091L 7U 087L 1N 7J ?17/9V A S /?L 17S 79L ?K A 17/9=!引!言随着人类开发海洋活动范围的不断扩大"工业装备在改造海洋过程中产生的噪声污染日益受到广泛关注$加大水下装备噪声治理"对海洋水体环境和生态系统的健康发展具有重要意义+!,$在水下装备噪声治理方面"气泡幕发生装置可在海水中形成含有大量尺寸不同气泡的气幕"对水下噪声具有很强的衰减和屏蔽作用+","被广泛应用于水系疏浚+&,%水下钻孔爆破+%%+,%声学驱鱼隔离+(,等领域的声学控制$气泡幕中的气泡形态对声学控制效果影响显著+,,$在气泡形成过程中"气泡所处环境的压力%温度及气体成分会影响气泡辐射声压和形态+.,$当气泡受激共振时"其散射截面是其几何截面的!$$$倍以上$对于气泡群这样的多体强散射体"当气液体积浓度大于!$v ,时"气泡间的多次散射!作者简介(所俊!!',()!#"男"博士"高级工程师"主要从事舰船论证设计方面的研究$W X O A 7K (O N L ?/"!(&-S /O $第!$卷!第%期!"$"&年!"月海洋工程装备与技术Z [W *4W 45C 4W W \C 45W >)C ]^W 4D*4<D W [34Z B Z 5_`/K -!$"4/-%<0S -""$"&第%期所俊"等(基于定孔距变孔径分布的水下二维排气开孔模式研究*,!!*!不可忽略+',$几十年来"许多学者对此问题进行过大量深入分析研究"并得出多体多次散射会导致气泡群阻尼系数大幅增大的结论+!$,$气泡幕中气泡声阻尼的实验结果也表明"单个理想气泡的声阻尼远小于气泡幕中的每个气泡的平均声阻尼"气泡群的多体多次散射是增大气泡群声衰减量的主要原因+!!,$由于气泡在生成后的上浮速度会在几十毫秒内进入稳定的平衡速度"且一定半径范围内的气泡平衡速度近似相等+!",$所以"可以假定"气泡在竖直方向上分布均匀$在实际情况下"可认为气泡幕中不同大小的气泡在空间位置上均匀分布"但其粒径大小却有其自身特有的分布规律"对声阻尼及衰减特性有显著影响+!&,$为了能够得到预设的气泡尺寸及分布规律"需要对气泡幕发生装置进行优化设计$本文在分析气泡幕尺寸分布对声衰减影响规律的基础上"开展气泡幕发生装置开孔规律理论分析"通过仿真和试验验证的方式"比较均匀分布和定孔距变孔径分布方案的量化效果$>!气泡幕声衰减模型及对声传播的影响!-!!气泡谱分布特性分析在对含气泡水内声传播的研究中"一般将含气泡水视作一种均匀的介质"运用多重散射法!^?K 17I K 0X L S A 110N 79:*I I N /A S H #和连续介质法![/9179??O D H 0/N P#+!%,加以研究$在气泡幕发生装置产生气泡形成连续介质过程中"气泡分布可分为对称分布!正态#和不对称分布两种$4-<A Q 78L +!+,%W -a /h +!(,和<-D -B A 7N 8+!,,等人所做的许多气泡实验测量结果表明"水中气泡群分布函数倾向于后者"即不对称分布"并且基本符合泊松!]/7L L /9#分布$在泊松分布的情况下"气泡的分布函数可以写为*!V #X F $V >0Y >V V$!!#F $X*F#{$%&.V &Z >0Y >V 'V $8V !"#式中">%V $是两个分布常数"V 是气泡在泊松分布条件下的期望半径"*!V #是对于其气泡期望半径的离散程度"*F为气泡群的体积浓度$!-"!气泡幕声学性能分析应用气泡振动方程可推导出气泡幕的反射系数为S V X !!Y \"!#!0Y D \"J Y 0D\"J #!!Y \!#"0Y D\"J Y !!Z \!#"0D \"J!&#透射系数为S #X !"\!!!Y S V #Z !!Z S V #+,0Y D\"J Y \!!!Y S V #Y !!Z S V #+,0D\"J 120D \$J "!%#式中"\!X \$'\""这里\$是不含气泡的均匀液体!水#中的波数"\"是二相介质的等效复波数"\"X /=""气泡振动频率/X !V &%%$0槡!%为气体的比热比"%$为泡内的静压力"0为液体密度#"="X !0","槡"0"为气液混合密度"等效复压缩率,"X ,$Y #{$*!V #*7*%8V "*7*%为半径为V 气泡的压缩率",$为期望半径气泡的压缩率$从!!#%!"#%!&#和!%#式可以看出"气幕反射系数S V 和透射系数S #与气幕中的气泡半径V %分布特性>%体积浓度*F以及气幕厚度J 等有关$固定*F%>和J 值"气泡半径变化V 对透射率!插入损失#的影响如图!和图"所示$图!!气泡半径变化对插入损失的影响a 7:-!!W @@0S 1/@J ?J J K 0N A 87?L S H A 9:0/979L 0N 17/9K /L L 可见"通过调控气泡幕中气泡尺度参数"可提高气泡幕的隔声效果$本文针对此规律"开展气泡幕发生装置的参数设计"以定孔距变孔径为设计原*,"!*海洋工程装备与技术第!$卷图"!气泡尺度分布特性对插入损失的影响a 7:-"!W @@0S 1/@J ?J J K 0L 7U 087L 1N 7J ?17/9S H A N A S 10N 7L 17S L /979L 0N 17/9K /L L则"实现尽量均匀的气泡幕发生效果$!气泡幕发生装置定孔距变孔径设计"-!!基本假设为了能够使气泡幕发生装置排气效果均匀"设计遵循的基本假设是(在单位面积上"排气量相等$以此为原则"可实现气泡发生装置排气孔的定孔距变孔径设计$"-"!理论推导该原则下"孔间距相等"各孔径!面积#不等"保证各孔流量相等$根据基本假设"每个孔的流量为_X_$)*!+#其中"_$是入口总流量")%*是开孔行列数$第/行%第D 列孔的喷气流速为7/DX '"03/!@/D Y @3/槡#"!(#其中"'是孔口流量系数"03/是第/行孔气体排出后获得7/D 速度时的密度"@/D是第/行%第D 列孔处的气体压力"@3/是第/行孔处的海水静压$理想气体状态方程为03/X h @3/!,#@/D X !Z #&"/D!#@3/!.#其中"#X h _"$")"*"'"$由不可压缩流体伯努利方程有@/Z !"D Z 0/Z !"D j "/Z !"D "X @/D Z 0/D j "/D "Z +@/D !'#其中"+@/D是第D 列%第/行至/f !行孔两断面间的沿程阻力"j /D%j /Z !"D是第D 列上第/%/f !行孔处的通气管内气体流速$由均匀排气假设"有j /D X_/D -/X _$/D )*-/j /Z !"D X_/Z !"D-/f !X _$!/Z !#D )*-/f!!!$#其中"-/是通气管内第/行孔处的气体垂直宏观流向等效横截面积$沿程阻力为#@/D X#2*v!$1J /*0/D j "/D "8U X 1h @/D _"$/"D "2")"*"!*Y !#-"/J /X12!*Y !#J /-"/#'"/"D "@/D !!!#其中"2是气孔部位整体高度"1是沿程阻力系数"J /是当前位置喷管横截面当量直径$将!.#%!!$#%!!!#式带入!'#式"可以得到&/Z !"DX#@c /@c /Z!*!Z !Z 12!*Y !#J /!#/"D "#'"-"/!Z !/Z !#"D "#'"-"/Z!*!Z #&"/D!#Y !槡!!"#给定最远离通气管口端初始行某列开孔面积&!D"即可求出本列各孔面积&/D$同理可得&/"DZ !X#!Z !Z 1k !)Y !#J D !#/"D "#'"-"D!Z /"!D Z !#"#'"-"D Z!*!Z #&"/D!#Y !槡!!&#给定最远离通气管口端初始列某行开孔面积&/!"第%期所俊"等(基于定孔距变孔径分布的水下二维排气开孔模式研究*,&!*!即可求出本行各孔面积&/D$给定边界条件"可以根据压强公式计算出不同开孔处的压强解析解"进而通过式!!"#%!!&#"计算指定位置的开孔面积"开展开孔设计工作$@!排气过程相分布 排气孔压力有限元计算分析&-!!基本思路按照面积相近以及进气口压力相近原则"分别建立均匀分布排气孔%定孔距变孔径排气孔模式的气泡幕发生装置模型"应用有限元方法计算进气口及其最近排气孔处的压强"验证排气分散效果能否实现均匀分散%增加气液混合面积%优化气泡群分布特性的目的$&-"!均匀分布排气孔模型建立开口扁孔半径为!+O O 的排气装置模型"并划分有限元网格"如图&所示$图&!"T :'L 进气流量均匀分布排气孔方案网格模型a 7:-&!5N 78O /80K /@0h H A ?L 1/N 7@7S 0L S H 0O 0/@?97@/N O87L 1N 7J ?17/9/@"T :'L 791A T 0@K /M 节点数取!&',,&"单元数取,+!,(!$采用两相流^7h 1?N 0模型%\.黏度模型"进气流量取"T :'L "得到气体喷射情况"如图%所示$!A #K z +"(OO!J #K z &,(OO!S #K z ""(OO!8#K z ,(O O图%!均匀分布排气孔模型纵向气相分布情况!K 为距装置底部距离""T :'L 流速#a 7:-%!B /9:71?879A K :A L I H A L 087L 1N 7J ?17/9/@1H 097@/N O K P 87L 1N 7J ?108Q 091O /80K !K 7L 1H 087L 1A 9S 0@N /O1H 0J /11/O/@1H 080Q 7S 0""T :'L @K /MN A 10#"T :'L 流速均匀分布排气孔模型中"下层喷孔与上层喷孔喷射状态非常不均匀"在下层开孔中"甚至出现倒灌的情况"对气体均匀分布不利$进气口压力为!&!+,+-%+$!&"+"%-%+]A "最近排气孔压力为!&!+,+-%+$!&"+"%-%+]A $开孔总面积为!!"!'"-$&O O "$进气口压力与排气管路背压有关$为了保证优化设计不会影响排气管路背压及其他设备参数"后续定孔距变孔径"T :'L 流量分析中"以上述开孔总面积或进气初始位开孔压力为设计依据$*,%!*海洋工程装备与技术第!$卷&-&!定孔距变孔径排气孔模型@E @E >!开孔总面积接近原则以与均匀分布排气孔模型中"T :'L 流量扁孔半径!+O O 情况下的开孔总面积接近为设计原则"由!!"#%!!&#式"得到远端开孔!"'!-,O O ""上下预留($O O "左右预留!.$O O "形成,列%%行%开孔总面积!!""."-"(O O "的开孔阵列$建立此设计排气装置模型"并对其划分有限元网格"如图+所示$图+!"T :'L 流量孔面积接近原则定孔距变孔径方案网格模型a 7:-+!5N 78O /80K /@0h H A ?L 1/N 7@7S 0L S H 0O 0/@@7h 08/N 7@7S 0L I A S 79:A 98Q A N 7A J K 0/N 7@7S 0A N 0A /@"T :'L 791A T 0@K /MM 71H 1H 0I N 79S 7I K 0/@1/1A K /N 7@7S 0A N 0A A I I N /A S H 79:节点数取!(!('&"单元数取.,&"$$$采用两相流^7h 1?N 0模型%\.黏度模型"得到气体喷射情况"如图(所示$与均匀分布排气孔模型相比"该!!!A #K z +%.OO!J #K z %$"OO!S #K z "+,OO!8#K z !""O O图(!孔面积接近原则定孔距变孔径模型纵向气相分布情况!K 为距装置底部距离""T :'L 流量#a 7:-(!B /9:71?879A K :A L I H A L 087L 1N 7J ?17/9/@0h H A ?L 1/N 7@7S 0O /80K /@@7h 08/N 7@7S 0L I A S 79:A 98Q A N 7A J K 0/N 7@7S 0A N 0AM 71H 1H 0I N 79S 7I K 0/@1/1A K /N 7@7S 0A N 0A A I I N /A S H 79:!K 7L 1H 087L 1A 9S 0@N /O1H 0J /11/O/@1H 080Q 7S 0""T :'L @K /MN A 10#模型喷气相对更加均匀"尤其在下层避免了海水倒灌的现象$进气口压力!&&&.(-$.$!&(!$&-.(]A"最近排气孔压力为!&&&.(-$.$!&(!$&-.(]A $与均匀分布排气孔模型相比"进气口以及最近排气孔的压力略高"高出约"-$%c $由上述分析可知"开孔面积接近条件下"进气口以及最近排气孔压力与均匀分布排气孔设计压力基本相当"偏差在"-+,c 以内$@E @E ?!进气初始位开孔压力接近原则根据有限元计算"均匀分布排气孔模型中""T :'L 流量扁孔半径!+O O 情况下"进气初始位开孔的压力是!&!+,+-%+$!&"+"%-%+]A $以此压力为设计原则"可得到比较合理的开孔方式为远端开孔,"$O O ""上下预留($O O "左右预留!.$O O "形成,列%%行%最近排气孔压力!&"$!(-"+]A%开孔总面积""","-%(O O "的开孔阵列$建立此设计排气装置模型"并对其划分有限元网格"如图,所示$第%期所俊"等(基于定孔距变孔径分布的水下二维排气开孔模式研究*,+!*!图,!"T :'L 流量进气口压力原则定孔距变孔径方案网格模型a 7:-,!5N 78O /80K /@0h H A ?L 1/N 7@7S 0L S H 0O 0/@@7h 08/N 7@7S 0L I A S 79:A 98Q A N 7A J K 0/N 7@7S 0A N 0A /@"T :'L 791A T 0@K /MM 71H 1H 0I N 79S 7I K 0/@I N 0L L ?N 0A I I N /A S H 79:A11H 079717A K I/L 717/9/@1H 0791A T 0A 7N 节点数取"!''++"单元数取!!'&$"+$采用两相流^7h1?N0模型%\.黏度模型"得到气体喷射情况"如图.所示$!A #K z+%(O O!J #K z%$$O O!S #K z "+&O O!8#K z !$,O O图.!进气初始位开孔压力接近原则定孔距变孔径模型纵向气相分布情况!K 为距装置底部距离""T :'L 流量#a 7:-.!B /9:71?879A K :A L I H A L 087L 1N 7J ?17/9/@0h H A ?L 1/N 7@7S 0O /80K /@@7h 08/N 7@7S 0L I A S 79:A 98Q A N 7A J K 0/N 7@7S 0A N 0AM 71H 1H 0I N 79S 7I K 0/@I N 0L L ?N 0A I I N /A S H 79:A 11H 079717A K I/L 717/9/@791A T 0A 7N !K 7L 1H 087L 1A 9S 0@N /O 1H 0J /11/O/@1H 080Q 7S 0""T :'L @K /MN A 10#由上图可见"该设计条件下"开孔面积较小"可形成均匀的气体喷射结构$由计算可知"进气口压力为!'''(.-",$"!!.%+-+.]A "最近排气孔压力为!%$+.!-(,$!+"%+'-$$]A$与解析计算设计最近排气孔压力!&"$!(-"+]A 相比"两者相差约'-'$c $A !排气试验验证按照第&节中的参数"加工模型如图'%!$所示$图'!均匀分布排气模型a 7:-'!)97@/N O K P 87L 1N 7J ?1080h H A ?L 1O /80K 在循环水槽中开展排气试验"观察不同模型排气状况%气泡状态"如图!!%!"所示$主要试验参数见表!$!!"!!海洋工程装备与技术第#$卷图#$!定孔距变孔径排气模型%&'(#$!%&)*+,-&.&/*012/&3'23+42-&256*,-&.&/*2-*2*)72809:,+*6图##!均匀分布排气模型排气情况%&'(##!;)728090&9829&,3,.83&.,-:6<+&09-&589*+*)7289:,+*6图#=!定孔距变孔径排气模型排气情况%&'(#=!;)728090&9829&,3,..&)*+,-&.&/*012/&3'23+42-&256*,-&.&/*2-*2*)72809:,+*6表!!试验参数"#$%!!"&'()#*+,#-#)&(&-'>2-2:*9*-0?292%68:*+*197":#("@,99,:,-&.&/*+*197":#(A B C 29*-.6,D-29*"#:E"7$E $$!!观察两模型的排气情况%在相同排气条件下&各考察#$$$个气泡&均匀排气模式可见气泡平均直径约为!(F B ::&中位直径约为B (A !::&方差约为$(!B ::=&最下层排气孔基本未排气'定孔距变孔径排气模式可见气泡平均直径约为E (=A::&中位直径约为=(!B::&方差约为$(E E::=&最下层排气孔能与上层气孔一样保持均匀排气%定孔距变孔径排气模型排气效果明显优于均匀排气模型%.!结!论本文对气泡幕发生装置开孔规律进行了理论推导和分析&通过仿真和试验验证的方式比较了不同方案的量化效果%##$水中气泡群分布函数基本符合泊松分布%通过调控气泡幕中气泡尺度参数&可提高气泡幕的隔声效果%#=$依据单位面积排气量相等原则开展定孔距变孔径设计%在开孔面积接近条件下&进气口以及最近排气孔压力与均匀分布排气孔设计压力基本相当&偏差在=(B !G 以内'在进气初始位开孔压力接近条件下&进气口压力与解析计算相比相差约F (F $G %#E$在相同排气条件下&定孔距变孔径排气模型排气效果明显优于均匀排气模型%参考文献(#)张华武&胡以怀&张春林(船舶水下噪声对海洋动物的影响及控制探讨(H )(航海技术&=$#E &#E $*A B A !((=)I &332*-9IJ K 3I 80&/26L &-M 58556*023+N ,83+0,.O 833&3'C 29*-P H Q J >7&6J I 2'J R #F E E R ="S =E B J (E )王红艳&张法星&刘昶(燕尾坎挑流消能噪声的影响因素分析(H )(水电能源科学&=$#F &==T #$T $*#=#B ((A )陆遐龄&梁向前&胡光川&等(水中爆破的理论研究与实践(H )(爆破&=$$"&#=$*=E =T ((B )杜志鹏&张磊&谌勇&等(泡沫覆盖层对水下爆炸气泡射流防护机理缩比试验研究(H )(应用数学和力学&=$==&A E #B $*B "FB !"((")徐是雄&林晨宇&罗佳&等(鲢幼鱼对不同气量气泡幕的趋避行为(H )(水生态学杂质&=$#T &##$*!=!T ((!)张文光&王虹斌(水中气泡幕声衰减研究(U )(第四届船舶水噪第A期所俊&等*基于定孔距变孔径分布的水下二维排气开孔模式研究!!!!!!声学术交流会&#F F#&#=((T)清河美&那仁满都拉(不同类型气泡组成的混合泡群声空化特性(H)(物理学报&=$=$&"F##T$*E$$E$F((F)钱祖文(水中气泡之间的声相互作用(H)(物理学报&#F T#&E$#E$*A A=A A!((#$);66*-LV J?2:1&3'U,3092390,.>86029&3'@8556*0P H Q J H J L/,809J N,/J L:J R#F!$R W A!X S#A"F#A!$JP##Q Y&23Z J N,83+>-,12'29&,3&32I*+&8:U,392&3&3'@8556*0 23+97*N16&99&3',.97*O*0,323/*>*2[P H Q J H J N,83+\]&5J R #F F E R#"T W=X S E=!J(#=)金良安&何升阳&张志友&等(传热传质耦合影响的水中气泡上浮特性研究(H)(工程热物理学报&=$#F&A$#B$*##A E##B$((#E)C29*-:23>U J^*D%,-:8629&,3,.L/,809&/N/299*-&3'P H Q JH J L/,809J N,/J L:J R#F"F R W A B X S#A#!#A=F J(#A)范雨拮&李海森&徐超&等(气泡线性振动时近海面气泡群的声散射(H)(声学学报&=$#F&A A#E$*E#=E=$((#B)?24&+0^R_78-09,3;`J_7*L/,809&/26V:1*+23/*,.2 @8556<I&)98-*23+&90N&a*?&09-&589&,3%83/9&,3P H Q J H J L/,809J N,/J L:J R#F B$R W==X S=$E E JP#"Q%,)%;RU8-6*<N O Rb2-0,3`N J>720*]*6,/&9<23+ L50,-19&,3I*208-*:*390&3C29*-U,392&3&3'L&-@8556*0 P H Q J H J L/,809J N,/J L:J R#F B B R W=!X S B E A B E F JP#!Q b2&-+?_Rc*3+&'>IJL99*3829&,3,.N,83+&3C29*-U,392&3&3'L&-@8556*0P H Q J H JL/,809J N,/JL:J R#F B=R W=A X S=F E=J。
中央电大液压气动技术全年考试题库
一、填空（每空1分，共20分）1．压力的表示方法有三种，即：绝对压力、表压力和真空度。
2．液压执行元件的运动速度取决于输入流量，液压系统的压力大小取决于负载，这是液压系统的工作特性。
3．液体的流动状态由雷诺数判别，对于圆管其计算式为R e=vd/r4．在叶片泵中，单作用式叶片泵可做变量泵使用，其流量变化是依靠改变定子与转子的偏心矩实现的。
5．直动式溢流阀是利用阀芯上端的弹簧力直接与下端面的液压力相平衡来控制溢流压力的，通常直动式溢流阀只用于低压系统。
6．外啮合齿轮泵有三条泄漏途径，即1）轴向间隙2)径向间隙3)啮合处；其中以轴向间隙为最严重。
7．气流速度与声速之比称为马赫数，用符号M表示。
8．气液阻尼缸由气动缸和液压缸串联组合而成。
二、选择题（每题4分，共20分）1．液压泵的容积效率是( C )。
2．液体运动粘度用公式( C )表示。
3．调速阀是用( D )组合而成的。
A．节流阀与定差减压阀并联B．节流阀与溢流阀并联C．节流阀与顺序阀串联D．节流阀与定差减压阀串联5．溢流阀的调定压力如图所示，那么回路能实现( C )调压。
A．一级B．二级C．三级D．四级三、画图题(16分)请将两个单向阀和两个顺序阀填入图中的虚线框内并连接好油路，使之实现图示的顺序动作。
四、计算题（30分）用定量液压泵为液压马达供油。
已知：液压泵输出油压P p=10MPa，排量q p=10mL/r，其机械效率ηpm=0.95，容积效率ηpv=0.9；液压马达机械效率ηMm=0.95，容积效率ηMv=0.9，马达排量q M =l0mL/r。
不计损失，当液压泵转速n=1500r/min时，求：(1)液压泵的输出功率；(2)液压泵所需电机功率；(3)液压马达输出转矩；(4)液压马达的输出功率；(5)液压马达的输出转速。
五、计算题（共14分）有一贮气罐，容积为40L,内装温度为t=10℃的空气，气罐顶部装有压力表，其指示为0，(1)当气罐内气体温度从10℃变化到40℃时，压力表指示为多少？(2)罐内空气的质量是多少？(气体常数R=287.1J/kg.K)2004年1月二、填空题1．牌号为L-HL46的液压油，其温度为40℃时的运动黏度平均值为46mm2/s。
通风系统风道的设计计算
通风管道是通风和空调系统旳重要构成部分，设计计算目 旳是，在保证规定旳风量分派前提下，合理确定风管布置和 尺寸，使系统旳初投资和运行费用综合最优。通风管道系统 旳设计直接影响到通风空调系统旳使用效果和技术经济性能 。
目录
6.1 风道阻力 6.2 风道旳水力计算 6.3 均匀送风管道设计计算 6.4 风道压力分布 6.5 风道设计中旳有关问题 6.6 通风空调施工图
，风量L=1000 m3/h，管内空气流速v=10 m/s，空气温度
t=80℃，求风管旳管径和单位长度旳沿程损失。
解 由附录6.1查得：D=200 力：B=91.9 kPa 由图6.1查得：
Rmt
=6.8 Pa/m，太原市大气压
=0.86， B=0.92
因此， Rm= t B Rm =0.86×0.92×6.8=5.38 Pa/m
6.1.3总阻力
摩擦阻力与局部阻力之和总阻力，克服摩擦阻力和局部阻
力而引起旳能量损失称为称总阻力损失。
P = Pm+ Pj
式中 P——管段总阻力损失，Pa。
（6.18）
6.2 风道旳水力计算
6.2.1风道布置设计原则
风管布置直接影响通风、空调系统旳总体布置，与工艺、 土建、电气、给排水、消防等专业关系亲密，应互相配合、 协调。 （1）布置中应使风管少占建筑空间并阻碍生产操作，常沿着 墙、柱、楼板屋梁或屋架敷设，安装在支架或吊架上； （2）除尘风管应尽量垂直或倾斜敷设，倾斜时与水平面夹角 最佳不小于45°。如必须水平敷设或倾角不不小于30°时， 应采用措施，如加大流速、设清洁口等。 （3）当输送具有蒸汽、雾滴旳气体时，应有不不不小于 0.005旳坡度，并在风管旳最低点和风机底部设水封泄液管， 注意水封高度应满足多种运行状况旳规定。
通风阻力资料课件
强化理论与实践结合：在学习通风阻 力的基本原理和方法的同时，结合实 际工程案例进行分析和实践，提高解 决实际问题的能力。
积极参与交流讨论：通过参与课程讨 论、专业论坛等，与同行进行经验分 享和技术交流，拓宽视野，促进个人 成长。
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式的适用范围。
通风系统阻力分布规律
沿程阻力
通风系统中，空气流动时因与管壁摩擦而产生的阻力。通常与管 道长度、管径、粗糙度等因素有关。
局部阻力
由通风系统中的各种管件（如弯头、阀门、三通等）引起的阻力。 局部阻力通常集中在这些管件附近。
系统总阻力
通风系统中所有沿程阻力和局部阻力之和，反映了空气从起点到终 点的总能耗。
数据分析与优化 通过对通风系统运行数据的收集和分析，找出系统阻力的瓶颈 环节，针对性地进行优化改造，提升整体通风效果。
实际工程案例分析与应用
案例一：大型商业建筑通风阻力分析与优化
背景介绍
大型商业建筑作为公共场所，其通风系统的良好运行对于 室内空气质量及人员舒适度至关重要。
问题分析
大型商业建筑中，由于结构复杂、人流量大、设备众多， 通风阻力往往成为一个需要关注的问题。高阻力可能导致 通风效率低下，进而影响室内环境。
适配性评估
确保所选风机与通风系统的阻抗特性相匹配，避 免系统过载或阻力过大。
运工况点，提高通风效率。
通风系统运维管理与优化控制
定期维护 定期对通风系统进行检查、清洗和维护，确保系统各部件正常 运行，减少阻力产生。
智能化控制 引入智能化控制技术，实时监测通风系统的运行状态，根据需 求调整风机转速和阀门开度，降低系统阻力。
通风系统阻力计算与分析
通风系统阻力计算方法
伯努利方程法
气体管道的阻力计算
气体管道的阻力计算一、气体管道阻力的基本概念在气体管道中，气体流动受到管道内壁面的摩擦力的阻碍，产生了阻力。
气体管道的阻力可以分为局部阻力和摩擦阻力两个方面。
1.局部阻力：局部阻力又称为机构阻力，是指流体流动时必须克服的突然扩大、收缩、弯道等管道构件引起的阻力。
局部阻力的大小与流动速度、管道构件性质、流态(层流或湍流)以及管道构件的形状等因素有关。
2.摩擦阻力：摩擦阻力是指流体流动时由于管道内壁与流体之间的接触而产生的摩擦力引起的阻碍力。
摩擦阻力的大小与流动速度、管道内壁的滑动摩擦系数、管道内壁的粗糙度以及管道的长度和直径等因素有关。
二、气体管道阻力的计算方法1.经验关联法：根据大量的实验数据和经验公式，将气体管道阻力与管道的几何形状、流量、管材材质等参数进行关联，通过计算公式进行阻力计算。
常用的经验关联公式有：- Darcy-Weisbach公式：该公式是根据实验数据经验总结而来，可以计算气体管道摩擦阻力。
- Colebrook-White公式：该公式是用于计算湍流流动条件下的摩擦阻力，结合了Darcy-Weisbach公式和Prandtl-Nikuradse模型。
- Swamee-Jain公式：该公式用于计算在湍流条件下的圆形管道的剪切应力。
2.实验测试法：通过进行实际的实验测试，直接测量气体管道中的压力损失，并通过实验结果进行阻力计算。
这种方法虽然比较直观，但耗时耗力，需要建立合适的实验设备和测量方法。
在实际工程设计中，通常会结合经验关联法与实验测试法相结合，根据经验公式进行初步计算，然后通过实际的实验测试来验证计算结果的准确性。
三、气体管道阻力计算实例以气体流经一条直径为D的圆形管道为例，通过Darcy-Weisbach公式计算流体摩擦阻力。
1.计算摩擦系数f：根据Darcy-Weisbach公式，摩擦阻力系数f与雷诺数Re和管壁的摩擦系数λ有关。
可以通过真空表测试或查找参考资料来获得λ的值。
2022-2023年公用设备工程师《专业基础知识(暖通空调+动力)》预测试题14(答案解析)
2022-2023年公用设备工程师《专业基础知识（暖通空调+动力）》预测试题（答案解析）全文为Word可编辑，若为PDF皆为盗版，请谨慎购买！第壹卷一.综合考点题库(共50题)1.喷气式发动机尾喷管出口处，燃气流的温度为873K，流速为560m／s，蒸汽的等熵指数K=1.33，气体常数R=287.4J／（kg·K），则出口燃气流的马赫数为（）。
A.0.97B.1.03C.0.94D.1.06正确答案：A本题解析：2.湿空气的焓可用h=1.01t+0.001d(2501+1.85t)来计算，其中温度t是指( )。
A.湿球温度B.干球温度C.露点温度D.任意给定的温度正确答案：B本题解析：湿空气的焓的计算式h=1.01t+0.001d(2501+1.85t)中的温度t是指于球温度。
3.可采用热能实现制冷循环的有（）。
A.蒸汽压缩式B.吸收式和吸附式C.空气压缩式D.所有制冷循环均可用热能驱动正确答案：B本题解析：可采用热能实现的制冷循环是吸收式和吸附式，蒸气压缩式与空气压缩式均需要消耗功。
其中，蒸汽压缩制冷设备采用低沸点的物质作为工质，它利用液化与汽化的集态改变时潜热值比较大的特性，并且原则上可以实现逆向卡诺循环。
4.按照目前的国际公约，蒸汽压缩式制冷系统所选用的制冷剂应（）。
A.采用自然工质B.采用对臭氧层破坏能力为零的工质C.采用对臭氧层破坏能力及温室效应低的工质D.采用对臭氧层无破坏能力及无温室效应的工质正确答案：C本题解析：根据目前的制冷剂发展水平和替代进程，还很难做到采用对臭氧层无破坏能力及无温室效应的工质，只能做到最大程度降低对臭氧层的破坏及温室效应的程度。
《蒙特利尔议定书》规定，制冷剂采用对臭氧层破坏能力及温室效应低的工质。
5.在同一开式管路中，单独使用第一台水泵，其流量Q＝30m3／h，扬程H＝30.8m；单独使用第二台水泵时，其流量Q＝40 m3／h，扬程H＝39.2m；如单独使用第三台泵，测得其扬程H＝50.0m，则其流量为（）。
供热系统的阻力分析
供热系统的阻力分析供热系统的阻力主要源自两大方面：其一，是热水在管道流动过程中自然产生的阻力，称之为沿程阻力；其二，则是由各类管件及供热设备对水流形成的阻碍，称为局部阻力。
供热系统中最不利环路中的局部阻力与沿程阻力大小，直接决定了循环水泵所需扬程的设定，进而影响着水泵的电力消耗。
因此，对涉及最不利环路的各种阻力进行详尽分析，显得尤为重要。
一、热源阻力分析供热系统的热源主要有两种形式：热水锅炉直接供暖与换热器换热间接供暖。
1. 锅炉供热系统中广泛应用的锅炉多为热水锅炉。
在额定水量条件下，锅炉的阻力应维持在40-80Kpa范围内。
实际供暖过程中，锅炉阻力增大的主要原因在于实际通过水量超出其额定循环水量。
锅炉循环水量的波动应在20%以内。
过大或过小的实际流量均会导致不良后果：前者显著增加锅炉阻力，后者则可能引发锅炉内部管束流量不均，造成局部汽化或爆管现象。
为降低锅炉阻力至合理水平，可依据流量增加情况，增设与锅炉并联的分流管道，并通过精确计算确定分流管径。
同时，分流管道上应安装调节阀或平衡阀，以确保有效调节。
2. 换热器板式换热器是供热系统中常用的换热设备。
相较于锅炉，换热器对热媒参数及循环流量的要求较为宽松，但过高的流量同样会显著增加其阻力，影响水泵性能。
通常情况下，换热器的阻力在2-5米之间。
二、除污器阻力分析为清除管道杂质，保障水泵与锅炉安全运行，循环泵进口前均安装有除污器。
除污器的阻力一般维持在1-2米之间。
除污器阻力增大的原因主要包括堵塞及非正常安装（如小型号除污器并联安装于大号管道上，或自制除污器流通面积设计不合理等）。
三、循环泵进出口阻力分析水泵进出口阻力受多种因素影响，包括进出口管件阻力及管道阻力等。
在正常情况下，从水泵进水管与回水母管连接处至水泵出水管与系统供水母管连接处之间的阻力损失应在30-60Kpa之间。
然而，在实际供热系统中，该段阻力常高达50-100Kpa，因不易察觉而常被忽视。
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有限元分析法
东北大学speed
• 小球的物理模型 • 管道空气的性能分析 • 被控对象的传递函数 • 模型的矫正与分析 • 被控对象的传递函数 • 模型的校正与分析 • 发展与展望
被控对象主要由风 扇、乒乓球、管道三部 分组成。 我们可以抽象成两 个物理量的合成体，即 乒乓球和风。
K3 H ( s) 2 U ( s) ms K5 ( s)
⒀
引入校正装置后，得被控对象的传递函数为：
G( s)
75.97407 0.2267 s 2 0.6204 s 0.6096
模型的改进及校正
物理建模过程中我们所建立的是一个闭环系统（如图1所示）
图1 物理建模的闭环系统
对⑾式进行拉普拉斯变换，得：
K3U (s) K5 H (s) K4 / s ms H (s)
2
(12)
K3 s K4 H ( s) 3 U (s) ms K5 s U ( s)(ms3 K5 s)
3 m s K 4 K 4 K 5 s ，得： 引入误差参量 ( s) sK 3U K 4
乒乓球受力分析
牛顿第二定律：
d h F (U , h) mg m 2 dt
2
⑴
其中风力F与风速v(h)的关系为
F
SCv 2
2
⑵
当小球平衡静止时，由力的平衡可知：
F (U0 , h0 ) mg 0 ⑶
3、对气体的性能分析
（1）沿程阻力 1，流动方向不变 2，壁面的粗糙度不变 3，过流面的粗糙程度不变 （2）局部损失
F (U 0 , h0 ) F (U , h) 2U 0 K1 (U U 0 ) K 2 (h h0 ) F (U , h) 2U 0 K1U 2U 02 K1 K 2 h K 2 h0 F (U , h) K 3U K 5 h K 4
(10)
U i IR 2 ) Ce gh) S C 2 d h 2 mg m 2 dt 1 l D
其中，
F (U , h) K1U 2 K2U K3h
K1 K0 2 ( ) ) S C Ce 2(1
，
(8)
D
l)
g S C K2
沿程阻力
pm
D
v
2
2
l
(4)
其中， pm ——空气在管内流动的沿程阻力；（Pa）
——摩擦阻力系数； 3 ——空气密度； （kg / m ）
v
——管内空气平均流速； （m / s） l ——计算管段长度；（ m ） （ m） D ——风管直径。
p v / 2 gh 恒量 (5)
模型的改进及校正
得到的根轨迹如图2 所示，系统的闭环极点均落在复平面的左侧，系统可 以稳定
图2 根轨迹
模型的改进及校正
由此得到的系统仿真 图如图3 所示可以看出 系统的响应稍慢，但几 乎没有超调，也没有稳 态误差。
图3 系统仿真
模型的改进及校正
Root Locus
我们要把被控对象的部分单独列出 来测试模型，这样我们之前的闭环 就失去优势了，所以现在必须重新 考虑模型中的附加项，由于它是有 关s的项，所以令其为ms，用试凑 法及根轨迹法相结合得到理想的根 轨迹如图4所示，轨迹均在s轴左半 平面，系统可以稳定。
1 D l
联立(1)(2)式得该模型的公式表达：
d h K1U K 2 h m g m 2 (9) dt
2
2
对公式⑧进行泰勒级数展开，并忽略二次以上高阶项，得到：
F (U , h) F (U0 , h0 ) 2U0 K1 (U U0 ) K2 (h h0 )
则
5 4 3 2
Imaginary Axis
1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
Real Axis
在模型方面，我们的考虑的因素有主要是力学性 能，包括重力和沿程阻力，但是我们没有考虑到 时间与电机转速的关系，同时虽然局部损失对小 球的整体运动趋势没有太大的影响，但是在小球 附近的激流区还是存在的。同时物理建模的最大 问题是，模型的数值，不能准确测量，同时不可 预知的问题比较多，比如电机启动的延时问题， 气流的不确定因素等问题。
2 0 2
Ui Ce n IR
电机转速和扇叶产生的风的风速可近似 为正比关系，即可表示为：
v0 K0 n
则电机电压与出风口风速的关系为：
Ui Ce v0 / K04)(5)(6)(7)联立得：
( p0 ph
( K0
， K5
其中，
2 K3 2U0 K1 ，K4 2U0 K1 K2h0
K2
由①③联立得：
将⑩式代入上式得：
d 2h F (U , h) F (U 0 , h0 ) m 2 dt
d 2h F (U , h) F (U , h) K3U K5h K 4 m 2 dt d 2h K3U K5 h K 4 m 2 ⑾ dt
2
p、ρ、v分别为流体的压强、密 度和速度；h为铅垂高度；g为 重力加速度。
管道中气体的能量守恒公式
无粘不可压缩流体的能量方程，密度均匀不变的流体—— 动量守恒
无粘性可压缩的流体，也就是密度变化的流体——能量守 恒定律
p0 v / 2 ph v / 2 gh pm (6)