工程流体力学及泵与风机知识讲解
流体力学中的流体泵与风机
流体力学中的流体泵与风机流体力学是研究流体运动及其相互作用的一门学科，广泛应用于各个工程领域。
在流体力学中，流体泵和风机是两个常见的设备，它们在工程实践中起到了至关重要的作用。
本文将围绕流体泵和风机展开讨论，从其原理、应用和发展趋势等方面进行探究。
一、流体泵1. 原理流体泵是一种能够将低压流体转变为高压流体的机械设备。
其工作原理与总量守恒和动量守恒定律密切相关。
泵将低压液体吸入，并通过施加机械力增加其动能，最终将其排出并产生高压。
常见的流体泵包括离心泵、容积泵和轴流泵等。
2. 应用流体泵在工程实践中具有广泛的应用。
它们被广泛应用于供水、石油、化工、冶金等领域，包括给排水系统、原油输送、化工生产和热能供应等。
流体泵的应用可以提高流体输送效率，满足各种工程需求。
3. 发展趋势随着科技的不断发展，流体泵也在不断演进。
目前，人们对流体泵的发展趋势主要包括以下几个方面：（1）提高效率：通过优化设计和使用新材料，提高流体泵的效率，减少能源消耗。
（2）提高可靠性：研发更耐磨、抗腐蚀的材料，提高流体泵的寿命和可靠性。
（3）智能化控制：引入先进的控制技术和传感器，实现流体泵的自动化、智能化运行，提高工作效率和安全性。
二、风机1. 原理风机是将电能、燃料能等形式能源转换为气体动能的装置。
其工作原理基于空气动力学和能量转换原理。
通过转子的旋转，风机能够将气体的动能和压力能转化为机械能，从而实现气体的输送。
2. 应用风机在工程实践中应用广泛，包括通风、空调、工业烟气处理等领域。
例如，风机可以用于排除室内空气中的污染物，保持空气新鲜；还可以用于工业烟气处理中的除尘、脱硫等工艺。
3. 发展趋势现代风机的发展也面临着一些挑战和需求：（1）高效节能：发展低能耗、高效率的风机技术，减少能源消耗。
（2）减少噪音污染：通过优化设计和采用低噪音材料，减少风机运行时的噪音污染。
（3）智能化控制：应用智能控制技术，实现风机的自动调节和远程监控，提高运行效率和管理水平。
流体力学泵与风机期末复习重点总结
流体力学泵与风机期末复习重点总结流体力学泵与风机期末复习重点总结一、引言流体力学泵与风机是在流体力学领域中非常常见的装置，广泛应用于工程领域，如水泵、空调风机、离心风机等。
熟练掌握流体力学泵与风机的基本原理和性能特点，对于工程师和研究人员来说是非常重要的。
本文将对流体力学泵与风机的期末复习重点进行总结，帮助读者快速回顾和掌握相关知识。
二、流体力学泵的基本原理流体力学泵是一种能够将流体从低压区域输送到高压区域的装置。
其基本原理是利用泵的叶轮运动与流体之间的相互作用来实现流体的输送。
在泵的叶轮中，流体由低压区域进入，受到叶片的作用而增加了动能，然后被推向高压区域。
流体在泵内的流动过程中，需克服摩擦阻力和叶轮的转动阻力，从而提供功率。
三、泵的性能特点及分类1. 泵的扬程和流量特性：泵的扬程和流量是泵性能的两个重要指标。
扬程表示泵能够提供的压力能力，流量表示泵单位时间内输送流体的量。
泵的性能曲线反映了扬程和流量之间的关系，帮助人们了解泵在不同工况下的表现。
2. 泵的效率：泵的效率是指泵转换输入功率和输出功率之间的比值。
有效高效的泵可以提供更大的流量，同时减少能源的消耗。
泵的效率与流量、扬程等参数有关。
3. 泵的分类：根据其结构和工作原理不同，泵可以分为离心泵、容积泵、轴流泵等多种类型。
离心泵是最常见的类型，通过旋转叶轮产生离心力将流体推向出口。
容积泵利用容积的变化来实现流体输送。
轴流泵则是通过推力来推动流体。
四、风机的基本原理及特点风机是一种将气体（如空气）转化为动能的装置，常用于通风、循环等工程领域。
风机与泵类似，但在工作原理和性能特点上有所不同。
1. 风机的工作原理：风机通过旋转叶轮产生了气流的动能，然后将其传递给周围的空气，使空气流动起来。
在风机内部，气流具有一定的压力差，使得气体在风机内不断循环流动。
2. 风机的性能特点：与泵相比，风机的压力增加较小，但流量较大。
风机性能的评估指标主要包括气流量和压力增加。
流体力学泵与风机[总结]
![流体力学泵与风机[总结]](https://img.taocdn.com/s3/m/f88c2b0afd4ffe4733687e21af45b307e871f9ac.png)
流体力学泵与风机方程式（Z+p/γ）=C 从物理学：Z项是单位重量液体质点相对于基准面的位置势能，p/γ项是单位重量液体质点的压力势能，Z+p/γ项是单位重量液体的总势能，（Z+p/γ）=C表明在静止液体中，各液体质点单位重量的总势能均相等。
从水力学：Z为该点的位置相对于基准面的高度，称位置水头，p/γ是该点在压强作用下沿测压管所能上升的高度，称压强水头，Z+p/γ称测压管水头，它表示测压管液面相对于基准面的高度，（Z+p/γ）=C表示同一容器的静止液体中，所有各点的测压管液头均相等。
——————————————等压面：①在连通的同种静止液体中，水平面必然是等压面②静止液体的自由液面是水平面，该自由液面上各点压强均为大气压钱，所以自由液面是等压面③两种不同液体的分界面是水平面，故该面也是等压面——————————————绝对压强=相对压强+真空压强——————————————压强的量度单位：①用单位面积上所受的压力来表示，单位N/m2，或Pa②用液柱的高度来表示，mH2O、mmHg、mmH2O，h=p/γ③用大气压的倍数来表示，单位为工程大气压和标准大气压，1atm=101.325kPa。
——————————————流线：同一时刻流场中一系列流体质点的流动方向线，即在流场中画出的一条曲线，在某一瞬时，该曲线上的任意一点的流速矢量总是在该点与曲线相切。
迹线：某一流体质点在连续时间内的运动轨迹。
——————————————能量方程式的意义（物理意义）：z表示单位重量流体的位置势能，简称位能，简称位能，p/γ表示单位重量流体的压力势能，简称压能，av2/2g表示单位重量流体的平均势能，简称动能，hw表示克服阻力所引起的单位能量损失，简称能量损失，z+p/γ表示单位势能，z+p/γ+av2/2g表示单位总机械能。
（几何意义）方程式中各项的单位都是米，具有长度量纲[L]表示某种高度，可以用几何线段来表示，流体力学上称为水头，z称为位置水头，p/γ称为压强水头，av2/2g 称为流速水头，hw称为水头损失，z+p/γ称为测压管水头（Hp），z+p/γ+av2/2g称为总水头（H）——————————————沿程水头损失：在管路中单位水流的沿程能量损失。
流体力学泵与风机
流体力学泵与风机引言流体力学泵与风机是现代工程中常见的设备，它们都是用于传递流体能量的机械装置。
流体力学泵用于将流体从一个位置输送到另一个位置，而风机则可以产生气流或风力。
本文将对流体力学泵和风机进行介绍，并对它们的工作原理和应用进行分析。
流体力学泵工作原理流体力学泵利用叶轮的旋转来增加流体的压力和能量，并将流体从低压区域输送到高压区域。
其工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.流体进入泵的吸入口并经过进口管道。
2.进入泵体后，流体会接触到旋转的叶轮。
3.叶轮的旋转会使流体产生离心力，从而增加流体的压力和能量。
4.增压后的流体会经过出口管道被输送到目标位置。
应用领域流体力学泵广泛应用于各个工程领域，包括工业生产、供水系统、空调系统等。
以下是一些常见的应用领域：1.工业生产：流体力学泵在石油、化工、制药等行业中被大量使用，用于输送原料、提供冷却或加热等功能。
2.供水系统：流体力学泵在市政供水系统中发挥关键作用，将水从水源输送到居民家中。
3.空调系统：空调系统中的循环泵利用流体力学泵的原理，将冷却剂从蒸发器输送到冷凝器，实现空调制冷效果。
风机工作原理风机是一种将电能或机械能转换为气流或风力的设备。
它的工作原理与流体力学泵类似，但有些细微差别。
以下是风机的基本工作方式：1.风机通过电机或其他动力装置产生旋转的叶轮。
2.进入风机的气体或气流会被叶轮的旋转加速。
3.叶轮的旋转会使气体产生动能，形成气流或风力。
4.产生的气流或风力可以用于各种应用，例如通风、排气、空气循环等。
应用领域风机在多个领域中被广泛应用，以下是一些常见的应用领域：1.通风系统：风机用于建筑物、地下车库、厂房等场所的通风，保证室内空气的新鲜和循环。
2.工业排气：工业生产中产生的废气需要通过风机排出，以维护良好的工作环境。
3.热交换器：一些设备上的热交换器需要通过风机来强制空气对流，实现热量的交换。
4.供暖系统：某些供暖系统中使用风机将温暖的空气输送到各个房间，实现室内的加热效果。
工程流体力学及泵与风机
工程流体力学及泵与风机引言工程流体力学是研究涉及液体和气体在运动中的力学和热力学性质的学科。
它是工程领域中一个重要的分支，涉及到许多关键性的应用，如流体流动、流体阻力、泵与风机的设计与应用等等。
本文将对工程流体力学以及泵与风机进行介绍和探讨。
工程流体力学工程流体力学是研究液体和气体运动的力学学科，是研究流体力学在各种工程问题中的应用的科学。
它涉及到流体的流动、流体的阻力、流体的压力和速度分布等等。
在工程流体力学中，一些重要的概念和定律如下：流体静力学流体静力学是研究静止流体的力学性质，即在静止状态下的流体行为。
在流体静力学中，布劳伊定律是一个重要的定律，它描述了流体内部各处的静压力相等。
流体动力学流体动力学是研究流体在运动中的力学性质。
流体动力学可以进一步分为两个方面：流体运动的基本方程和流体力学的应用。
流体运动的基本方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
这些方程描述了流体在运动中质量、动量和能量的变化规律。
流体力学的应用涉及到各种工程问题，如流体的管道输送、飞机的气动力学、河流的水力学等等。
泵与风机泵和风机是工程领域中常见的设备，用于输送流体或气体。
它们在工业生产和生活中起着重要的作用。
泵泵是一种将液体或气体从低压区域输送至高压区域的设备。
泵的工作原理基于压力差的产生，通过旋转或往复运动的机械装置产生液体或气体的流动。
泵一般分为离心泵和容积泵两种类型。
离心泵通过离心力将液体或气体从中心向外推送，而容积泵则通过容积变化来输送介质。
泵的选择与应用需要考虑许多因素，如流量、扬程、压力损失、效率等等。
风机风机是一种将气体从一个区域输送到另一个区域的设备。
它由旋转的叶片和驱动装置组成，通过转动叶片产生气流。
风机一般分为轴流风机和离心风机两种类型。
轴流风机的气流方向与机轴平行，而离心风机的气流方向与机轴垂直。
风机的选择与应用也需要考虑类似于泵的因素，如风量、静压、效率等等。
结论工程流体力学及泵与风机是工程领域中的重要概念和设备。
工程流体力学第7章泵与风机讲解
➢ 为了把液体送到较远或较高的地方，常采用多级离心 泵。
7.1.2 泵的扬程
一般离心式泵的装置如图7.2所示。
➢ 1-1断面为泵的进口，装有真空表3； 2-2断面为泵出口，装有压力表4。
➢ 单位重量液体在泵出口处的能量 e2 与 在泵入口处的能量 e1 之差，即单位重 量液体在泵中实际获得的能量，就是 泵的扬程或总扬程，也是泵的总水头 或称总输水高度，以 H 表示。
9800
2 9.8
7.1.2 泵的扬程
再按图9.2，以O-O面为基准，列吸液池液面与1-1断面的能量方程：
p0
v02 2g
hs
p1
v12 2g
hls
（7.3）
则
e1
hs
p1
v12 2g
p0
v02 2g
hls
列2-2断面与排液池液面d-d的能量方程：
hs
z2
p2
v22 2g
hs
hd
❖ 设大气的压强为Pa，真空表的读数为Pv，压力表的读数为PM，则
p1 pa pv zv
于是 即
p2 pa pM zM
H e2 e1
hs
z2hs
pa
pv
zv
v22 v12 2g
H
(z2
zm ) zv
pM
pv
v22 v12 2g
（7.1）
上式中，(z2+zm)－zv=Δz表示压力表与真空表位置的高度差。
第7章 泵与风机
7.1 离心式泵 7.2 离心式通风机 7.3轴流式风机
第7章 泵与风机
暖通十一工程流体力学及泵与风机
§11-2相似原理和模型实验方法
11-2-1物理现象相似的概念 11-2-2相似三定理 11-2-3方程和因次分析法 11-2-4流体力学模型研究方法 11-2-5实验数据处理方法
*
11-2-1物理现象相似的概念 几何相似 运动相似 动力相似
*
一切不可压缩流体的平面流动，无论是有旋流动或是无旋流动都存在流函数，但是，只有无旋流动才存在势函数。平面势流的流函数和势函数互为共轭函数。
*
势流在数学上的一个非常有意义的性质，是势流的可叠加性，新流动的流函数为原来流函数的代数和。 偶极流与匀速直线流的叠加就形成绕圆柱体的流动，叠加后的速度分量为：
*
紊流： 对于圆管紊流，可以从理论上证明断面上流速分布是对数型的 ：
式中β为卡门通用系数由实验确定，y为点到管壁的距离，C为积分常数。
*
11-3-4层流与紊流沿程阻力系数的计算
根据尼古拉兹实验沿程阻力系数随雷诺数和粗糙度的变化，划分为五个区： I、层流区
II、临界过渡区
*
11-3-1层流与紊流现象 11-3-2流动阻力分类 11-3-3圆管中层流与紊流的速度分布 11-3-4层流与紊流沿程阻力系数的计算 11-3-5局部阻力产生的原因和计算方法 11-3-6减少〔局部〕阻力的措施
§11-3流动阻力和能量损失
*
11-3-1层流与紊流现象
层流为各层质点互不掺混分层有规那么的流动。 紊流为流体质点互相强烈掺混运动极不规那么的流动。 流态的判别条件是 层流： 紊流：
各支管的水头损失相等，等于总损失
*
得到总阻抗公式：
各管段的流量关系：
*
11-5-1势函数和流函数概念 11-5-2简单流动分析 11-5-3圆柱形测速管原理 11-5-4旋转气流性质 11-5-5紊流射流的一般特性 11-5-6特殊射流
流体力学泵与风机期末复习重点总结
流体力学泵与风机期末复习重点总结
1. 流体机械基础知识：包括流体的基本性质、流体静力学和流体动力学基本定理等概念。
需要掌握一些基本公式，如马努涡定理、伯努利方程等。
2. 压力与速度的关系：了解流体力学泵和风机的工作原理，掌握压力与速度的关系，了解泵和风机的基本参数，如容积流量、扬程、转速等。
3. 泵和风机的分类：掌握各种类型的泵和风机的结构和特点，了解适用范围，包括离心泵、轴向流泵、混流泵、空气压缩机、离心风机、轴流风机等。
4. 设计和选型：了解设计和选型的基本要求，可以根据不同的使用场景选择不同的泵和风机。
需要了解各种变量和参数的计算方法，如泵和风机的效率、功率、负载特性等。
5. 操作与维护：掌握泵和风机的操作和维护技术，了解故障排除的方法和维修技术，以及基本的保养和维护知识。
6. 新技术和新型材料：了解新技术和新型材料在泵和风机行业的应用，如数值模拟、优化设计、新型叶片材料等。
需要了解未来的发展趋势和应用前景。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
11．1．3恒定元流能量方程
理想不可压缩流体恒定流元流能量方程，或伯努利方程 的表达式为：
Z1p1
2u1g2 Z2p2
u22 2g
这是能量守恒定律在流体力学中的特殊表达方式，请注 意式中各项的物理意义和几何意义
元流能量方程的典型应用是毕托管问题，请参照基础部
分的有关内容。
6
实际不可压缩流体恒定流元流能量方程，或伯努利方程的 表达式为：
16
例如有压管流中的压强损失 ： [解] 根据实验，知道压强损失与管长l，管径d，管壁粗糙
度K，流体运动粘性系数，密度ρ和平均流速v有关，即
pf(l,d ,k,, ,v)
取管径 d, 平均流速 v , 密度 ρ为基本物理量，其中几何 量d （只含L量纲的），运动量v （只含T或含T，L的）， 动力量ρ （含M量纲的）各一个。
vnln vmlm
n m
v
2 n
v
2 m
gl n gl m
Ren Rem
Frn Frm
pn pm
nvn2 mvm2
Eun Eum
13
相似第二定理： 不可压缩流体运动时，不计弹性力的作用，考虑
惯性力、重力、粘性力、压力四个力的平衡关系，
已知四个中的三个，第四个是唯一确定的，则四 个力组成的三个相似准数是相互关联的，两个是 决定性相似准数，一个是被决定相似准数，通常 欧拉数为被决定相似准数，有：
迹线：一段时间内流体质点所走过的轨迹，是拉格朗日法形象描述
流体运动的工具。
B、欧拉法： 以流体运动的空间点作为观察对象，观察一个时刻各
空间点上流体质点的运动，再将每个时刻的情况汇总起来，就描述 了整个运动。
流线：在某一时刻，各点的切线方向与通过该点的流体质点的流速
方向重合的空间曲线称为流线 ，流线是欧拉法形象描述流体运动的 工具。流线上一点的切线方向即为该点的流速方向；流线不能是折 线；流线不能相交；流线密集的地方流速大，稀疏的地方流速小。
是一种更具有普遍性的方法。 对某一流动问题，设影响该流动的物理量有n个：
x1,x2,,xn；而在这些物理量中的基本因次为m个，
可以把这些量排列成n-m个独立的无因次参数的函数关系：
f2 (1 ,2 , ,n m ) 0
这一函数就是所要推求的新的物理方程，由基本物理量出 发，组合无量纲数是应用π定理的关键。
※ 相似准数
1、无因次数 Re vl 就是雷诺准数，它表征惯性 力与粘滞力之比 。
2性、力无与因重次力数之F比r 。vgl力之比。
p 称为欧拉准数，它表征压力
v 2
此外还有马赫数 M v 等相似准数
a
12
相似第一定理：两个相似的物理过程，其对应的同 名相似准数相等,即：
十一、工程流体力学及 泵与风机
主讲教师：赵静野
第十一章工程流体力学及
泵与风机
§11-l流体动力学 §11-2相似原理和模型实验方法 §11-3流动阻力和能量损失 §11-4管道计算 §11-5特定流动分析 §11-6气体射流 §11-7泵与风机与网络系统的匹配
2
§11-l流体动力学
Z1p12 1v g1 2Z2p22 2g v2 2hl12
表示两断面单位重量流体平均的能量转化与守恒关系。 式中α为动能修正系数：是一个大于1的数，与断面速度
分布均匀性有关，速度分布越均匀该系数越接近1，紊 流时经常取1，而层流时为2
u3dA v3A 8
伯努利方程的应用条件：
在均匀流或渐变流过流断面上，压强分布符合静压分布规律， 或者说各点的测压管水头为常数。
用d、v、 ρ对 pf(l,d ,k,, ,v)中的各项进行无
量纲化，得到7－3＝4个无量纲数： p 、l 、k 、vd 组合成新的函数关系： v2 d d
11．1．1描述流体运动的两种方法 11．1．2恒定流动和非恒定流动 11．1．3恒定元流能量方程 11．1．4恒定总流能量方程（伯努利方程）
及其使用条件
3
11．1．1描述流体运动的两种方法
A、拉格朗日法：整个流体运动是无数单个质点运动的总和，以个别
质点为研究对象来描述流体运动，再将每个质点的运动情况汇总起 来，就描述了流体的整个流动。
Z p C
在方程推导过程中使用了这一条件，所以要求能量方程的计 算断面为均匀流断面或渐变流断面。
9
§11-2相似原理和模型实验方法
11-2-1物理现象相似的概念 11-2-2相似三定理 11-2-3方程和因次分析法 11-2-4流体力学模型研究方法 11-2-5实验数据处理方法
10
11-2-1物理现象相似的概念
Euf(F,rRe)
就是说：如果两个不可压缩流动相似，只需要同 时满足重力相似和粘性力相似两个相似准则即可。
14
相似第三定理： 两流动相似除要求相似准数相等外，还要求单值
性条件相似。单值性条件相似包括几何相似，初 始条件和边界条件相似。 相似准数相等，意味流动方程有相同的通解，而 初始条件和边界条件相似则确定了方程的特解。
15
11-2-3方程和因次分析法
把物理量的属性（类别）称为因次或量纲 ,一个正确的物
理方程，其各项的量纲或因此应该是相同的，这就是量纲 和谐原理。
根据量纲和谐原理，可以推求描述物理过程的方程或公式，
这一过程称为因次分析。
因次分析法有两种，一种称为瑞利法，适用于比较简单的
单项指数公式推求；另一种为 π定理（或称巴金汉法），
几何相似
运动相似
l
l1 p l1m
l2 p l2m
p m
A
l
2 p
l
2 m
2 l
V
l
3 p
l
3 m
3 l
相似的前提
v u1p u2p vp
u1m u2m vm
t
tp tm
lp lm
um up
l v
研究的目的
动力相似 Tp Gp Pp Ip Tm Gm pm Im
相似的保证
11
11-2-2相似三定理
Z1p12 u1 g 2 Z2p 22 ug 2 2hl12
请注意式中各项的物理意义和几何意义，特别是总水头， 测压管水头与水头损失
H Z p u2
2g
H
P
Z
p
h l1 2
7
11．1．4恒定总流能量方程 （伯努利方程）及其使用条件
实际不可压缩流体恒定流总的流能量方程，或伯努利方 程的表达式为：