工程流体力学及泵与风机(暖通)

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1、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

2、况，并将其汇总，从而得到整个流体的运动情况。（空间法）加速度当地加速度迁移加速度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。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

3、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。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）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）实际流体应用——流速仪水（ρ）-水银（ρ’）ρρ'急变流急

4、变流压强的分布沿惯性力方向，压强增加、流速减小FI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。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

5、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。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

6、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.例文丘里流量计能量方程（忽略损失）连续性方程仪器常数Kμ——流量系数（0.96~0.98）注意：水（ρ）-水银（ρ’）气（ρ）-液（ρ’）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

7、——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（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

8、实验的目的（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（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