流体机械的相似理论ppt课件

1、010100011001010101010001100101011001010110010101WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY 第三章第三章 流体机械的类似实际流体机械的类似实际 WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY工程科学的研讨方法概括起来普通为三种：类似实际是实验研讨方法的实际根底，主要处理以下两个问题：1、如何建立与原型类似的物理模型？2、物理模型和原型之间的物理量如何换算？CFD理论分析实验研究数值模拟（）流体机械的类似实际流体机械的类似实际 W

2、UHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY3-1 3-1 流动类似条件和准流动类似条件和准那么那么 流动类似的条件概括起来可表述为：1、同类流动，即为一样的数学模型；2、单值条件类似3、准那么数相等影响流动的主要要素一样几何条件物性条件边界条件初始条件（非定常流）WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY一、类似条件一、类似条件 1 1、几何类似：过流部分的几何尺寸成比例，对应角度相等、几何类似

3、：过流部分的几何尺寸成比例，对应角度相等 静态根底静态根底2 2、运动类似：同名速度成比例、运动类似：同名速度成比例 外在表象外在表象3 3、动力类似：同名力的比值相等、动力类似：同名力的比值相等( (重力、粘力、压力、惯性力重力、粘力、压力、惯性力) ) 内在根源内在根源4 4、热力类似：同名温度的比例相等、热力类似：同名温度的比例相等5 5、物性类似、物性类似MPpPsPPlMsMpMDDDkDDDpPpPsPsPsPcsMpMsMpMsMcucuwkccuuwfMPMPkFFppTMPkTT ppPPPcMMpMckkkc3-1 3-1 流动类似条件和准流动类似条件和准那么那么 WUHA

4、NUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY二、类似准那么二、类似准那么1 1、压力类似欧拉数相等：、压力类似欧拉数相等：2 2、粘性力类似雷诺数相等、粘性力类似雷诺数相等 ：3 3、重力类似弗劳德数相等、重力类似弗劳德数相等 ：4 4、惯性力类似斯特劳哈数相等、惯性力类似斯特劳哈数相等 ：0002000uaapEcMcc绝热指数压差力流速马赫数惯性力音速0 000ec LR惯性力粘滞力000rcFg L惯性力重力00 0rLSc t当地加速度位移加速度3-1 3-1 流动类似条件和准流动类似条件和准那

5、么那么 WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY三、不完全类似三、不完全类似准那么是由条件派生出来的，自然界是不能够完全满足其中任何准那么是由条件派生出来的，自然界是不能够完全满足其中任何一一个条件的，更不能够全部满足一切条件。工程中那么是根据本身的个条件的，更不能够全部满足一切条件。工程中那么是根据本身的特特点，抓住主要的影响要素和条件有所取舍，对于流体机械那么有：点，抓住主要的影响要素和条件有所取舍，对于流体机械那么有：1 1、不可紧缩流体、不可紧缩流体 2 2、可紧缩流体、可紧缩流体

6、eR不考虑重力因素准则自然满足rSE0arMS内热与功的相互转换3-1 3-1 流动类似条件和准流动类似条件和准那么那么 WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY一、任务机在一定的转速下任务一、任务机在一定的转速下任务 1 1、第一类似律流量、第一类似律流量2 2、第二类似律能头、第二类似律能头32222()vPPPPPMMMMvMQDnQDn2222()()fPPPPMMMfMHDnHDn2222() ()fPPPPPMMMMfMpDnpDn3-2 3-2 类似律类似律00021prpLD

7、StnQcD0000pppgHELcnDtWUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY3、第三类似率功率 在尺寸相差不大的情况下，可以以为它们的、排斥系数和效率相等有常用公式: 322222222225322()() ()() ()() ()PPPMMMPPPMMMPPPPMMMMPPPPMMMMQDnQDnHDnHDnpDnpDnPDnPDn3-2 3-2 类似律类似律5322() ()mMPPPPMMMMmPPDnPDnWUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张

8、澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY同一台机器 变速任务，即可得比例律:由第一、二比例律可得类似等效抛物线： 3-2 3-2 类似律类似律1122211122231122QnQnHnpHnpPnPnpMpPMPDD22020HHQKQQWUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY二、原动机在一定的水头下任务二、原动机在一定的水头下任务 由上述第二定律可知：由上述第二定律可知：综合上述第一、三类似律，对于原动机那么有：综合上述第一、三类似律，对于原动机那么有：

9、3-2 3-2 类似律类似律22PfMPMMMfPPHnDnHD2211111111113322221111PfPvMPPPPPPMMMfMMvPMMMPfPPMPMPMPMfMMPMPPPPfPmPPPMMMMMMfMmMHQDQDHQDHQDHHnDnDHnDHnDHPDHHPDPDHPDH WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY三、工介可紧缩机器三、工介可紧缩机器1 1、转速关系：、转速关系： 2 2、流量关系：、流量关系：3 3、能头关系：、能头关系：4 4、功率关系：、功率关系：

10、 3-2 3-2 类似律类似律()pPinMMMaPpMPinPDTnRMnDRT相等22pMMinMMPpPPinPDR TQQDR TMinMMPPinPR ThhR T2PpMMinMinMMPpPinPinPDR TpPPDR Tp WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY四、效率换算很复杂，没定论四、效率换算很复杂，没定论尺寸效应以为流动都在阻力平方区尺寸效应以为流动都在阻力平方区 需处理需处理1 1、效率差、效率差1 1任务机任务机 设计点设计点 3-2 3-2 类似律类似律/f

11、vDDD相对粗糙度相对间隙多大?对相似律的影响有多大?1522114522(1):1 (1)fMffMMfMMMMDDDnDn 莫迪公式另有:1-WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY其它点：2原动机 3-2 3-2 类似律类似律0max0 1iiiiQQKKQ 0011121111111111011111(1)(1)(1)(1)/:0.250.5:0.75:neMffMennMMfMffMfMRRDHDHhhQQQQQQn 国际 引入轴流最优工况取混流经验指数:0.70.75(0.7)最

12、优工况取莫迪公式(同工作机)，(5)WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY2、 变化的对类似律的修正1原动机设计点 3-2 3-2 类似律类似律11/520111501501(1)MMffMHmDHHmDH用上式国内常用00000000000011111111111111113311111111fMMfMMffvMMMfMvMMfMfmMMMfMmMnnnnQQQQPPPPWUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUH

13、AN UNIVERSITY其它点等值修正2任务机 3-2 3-2 类似律类似律000111101111110111111111101111113011110111MMMMMMMMMMMnnnnnQQQQQPPPPPWUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY设计点其它点 3-2 3-2 类似律类似律0.53020200.5220202053202MMMMMMMMMMMDnQQDnDnHHDnDnPPDn 0.5302200.522022053221111iMiiMMMiMiiMMMMMiMMMD

14、nQQKDnDnHHKDngQ HDPD WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY一、任务机泵与风机一、任务机泵与风机1 1、流量系数、流量系数 ：2 2、扬程压力系数、扬程压力系数 ：3 3、功率系数、功率系数 ： 3-33-3无量纲及单位参量无量纲及单位参量 322224QD nQD u泵风机:22222:HD npu泵风机:5322322:1000:4PD npD u泵风机WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYW

15、UHAN UNIVERSITY二、原动机水轮机二、原动机水轮机1 1、单位转速、单位转速 ：2 2、单位流量、单位流量 ：3 3、单位功率、单位功率 ： 3-33-3无量纲及单位参量无量纲及单位参量 1121QQDH321121PPD H111DnnH2111132211PPPMMMPMPMPMPPPMMMQDHQDHnDHnDHPDHPDH WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY一、导出一、导出1、原动机水轮机、原动机水轮机由：由：得：得：为动力比转数。为动力比转数。2、任务机、任务机1

16、泵泵动力比转数动力比转数3-4 3-4 综合性能参综合性能参( (判判) )数数111113221DPnnPHD H11115454snn PnnPPHHWUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY以前我国沿用前苏联的单位制用马力来计量功率，即有： 马力 将 代入 可得：运动比转数735.5gQHP39810/ gNm54sn PnH1233/4498103.65735.5sQQnnnHH3344qn QnH3-4 3-4 综合性能参综合性能参( (判判) )数数WUHANUNIVERSITY“

17、三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY2风机与运动比转数 同理，可以导出规范形状下风机的比转数：在非常态条件下有：3紧缩机3420pn Qnp3/43/41.2(273)(27320)paen Qn Qnptppp(已知密度)(已知压力和温度)3/4hn Qnh3-4 3-4 综合性能参综合性能参( (判判) )数数WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY3、叶轮的型式数定义： 为叶轮的型式数无量纲数，在一致的国际单位

18、制下计算。二、讨论1、物理意义：比叶轮的转速。2、独一性 3、必要而不充分，且不完全类似条件下，会有一定的差别。3/4Qkh123 o标准状态(一个大气压,20 C工介(清水,空气)工作机 最优工况原动机 最优转速时最大功率的工况单个叶轮3-4 3-4 综合性能参综合性能参( (判判) )数数WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY4、叶轮的型式数为推行的国际规范，但尚未完全实行。5、内核一样但定义式和单位制不同，计算结果是不同的。 三、运用1、型式分类以260Du()TsssessesQD b u tg设计工况下()mpTppbpssTmpsesppppchuutgD bQcu tgD bD b3-4 3-4 综合性能参综合性能参( (判判) )数数WUHANUNIVERSITY“三创三创”教育工作座谈会教育工作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITYWUHAN UNIVERSITY代入 有：于是有随着比转数型式数由小变大：1滑移系数小，叶槽内流体运动的自在空间大，过流量加大； 2 变大，直至为1； 3/4Qkh123/42341sssesqpphssespppepnDbtgnDDknDb t