流机第3章(5-6)第三章 叶片式流体机械的相似理论

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1、流体机械辽宁工程技术大学机械工程学院第三章叶片式流体机械的相似理论第一节流动的相似准则第二节相似理论在流体机械中的应用第一节流动的相似准则一、流动相似条件1.几何相似泵与风机的叶轮及过流部件的几何形状相同，对应尺寸的比值为一常数，对应的角度相等。2.运动相似在几何相似的泵与风机中，对应点的对应速度的比值为一常数，且方向相同。3.动力相似作用在不同水泵与风机相应点上的诸同名力的比值为一常数且方向相同。在动力相似的条件下，彼此对应点的效率接近，可以认为效率相等，即二、相似准则1.斯特劳哈尔数St(时间准

2、则数)2.欧拉数Eu：3.弗劳德数Fr：4.雷诺数Re：一、相似定律1.流量关系第二节相似理论在流体机械中的应用2.扬程（全压）关系3.功率关系二、比例定律对于同一台泵与风机或两台对应尺寸相等的相似泵与风机，如果输送的流体重度相等，则比例定律应用：由泵与风机在某一转速下的特性，换算出该泵与风机在另一转速下的特性，从而扩大了泵与风机的使用范围。已知某一转速为n时的水泵性能曲线H—qV、N—qV及η—qV，求得转速变化为任意转速n′（升高或下降）时性能曲线的方法如下：（1）扬程曲线在转速为n时的性能曲线

3、H—qV上任意取若干个点1、2、3…，将各点的流量和扬程值代入比例定律中，转速由n变化为n′时，求出对应点的参数。在性能曲线坐标图上描出若干个对应点，用光滑曲线将相应点连成曲线即关系曲线。（2）功率曲线在转速为n时的性能曲线N—qV上任意取若干个点1、2、3…，将各点的流量和对应功率值代入比例定律中，转速由n变化为n′时，求出对应点的参数。（3）效率曲线由于比例定律中的参数是不同转速下相似点（对应点）的参数，彼此相似的两点效率看成是相等的。相似抛物线方程为:三、同一泵与风机输送不同流体性能关系作业:

4、P116-118：思考题：4-4、4-6习题：4-6、4-9、4-10四、比转速在泵与风机具体的设计、选择、改造及不同类型泵与风机间的性能比较时，往往需要一个能说明同一类型泵与风机共同特性的综合性能参数。这个反映同一类型泵与风机综合性能的参数称为比转速。（一）比转速定义同一类型泵与风机彼此相似，任意两台泵与风机的性能参数满足相似定律，将第一相似定律两边平方，第二相似定律两边立方，则将两式相除，得:反映同一类型泵与风机综合性能的相似特征数，定义为比转速，用“ns”表示。1.水泵比转速：我国习惯用这个常

5、数的3.65倍的值计算比转速，即:2.风机的比转速:比转速计算上的规定：（1）取计算单位：n——转速，r/minqV——流量，m3/sH——扬程，mp——压力，Pa（2）取计算点：最高效率点——额定点/设计点（3）取数值：qV——单侧吸入口的流量；H（p）——单级叶轮的扬程（压力）（二）比转速公式分析1.比转速只是泵与风机的准则数，ns≠n；2.ns相同的泵与风机，不一定相似，相似的泵与风机，ns一定相同；3.不同的国家采用的单位不同，相似泵与风机也不同；4.对于风机的压力，与进气状态有关，一般规定

6、采用标准进气状态做为设计基准（t=20ºC，1atm)，对于非标准进气状态时：5.无因次的比转速比转速是有因次的，水泵的比转速的单位是m3/4.s-3/2。近年来，国际上开始使用无因次比转速。K——泵的型式数（无因次比圆周速度）,我国在GB3216-1982中规定采用型式数。（三）比转速使用1.用比转速对泵与风机进行分类；（1）比转速大小代表了泵与风机的性能特点。（2）比转速大小代表了泵与风机的结构特点。2.比转速是编制泵与风机系列的基础（型谱）；3.比转速可做为泵与风机优化设计计算的基础。五、泵与

7、风机的无因次性能曲线（一）无因次参数（系数）1.流量系数将上式两边同除以:或2.压力系数或3.功率系数4.效率5.比转速对于标准进气状态，风机的比转速为：（二）无因次性能曲线1.无因次性能曲线：不同工况点相应的压力系数、功率系数、效率与流量系数的关系曲线。2.无因次性能曲线的换算：（1）在已知个体特性曲线上取点，计算出对应点的无因次系数，描点绘图；（2）在已知个体特性曲线坐标轴上取点，计算出对应点的无因次系数，换算出无因次系数坐标。3.无因次性能曲线的特点：（1）同一类型只有一组曲线；（2）选型时，

8、可进行优化计算，选出最佳机号。A.确定最佳叶轮外径B.选型后实际参数校核作业：P116-118：思考题：4-7、4-8、4-9习题：4-13