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第五节相似理论在离心泵中的应用


第五节 相似理论在离心泵中的应用 何为相似理论? 何为相似理论 ? 流体力学中的相似理论包括什么 内容? 内容? 相似需要什么样的条件? 相似需要什么样的条件 ? 相似理论在离心泵中什 么用途? 么用途? 引入泵的比转数的概念。 引入泵的比转数的概念。 计算流体动力学( 计算流体动力学(CFD- CFD-computional fluid dynamics), dynamics),随着计算机的发展而迅速发展; 随着计算机的发展而迅速发展; 实验流体力学- 实验流体力学-流速、 流速、压力测量以及图像显示, 压力测量以及图像显示,大型 风洞; 风洞; 理论分析方法- 理论分析方法-流动相似理论和摄动理论等。 流动相似理论和摄动理论等。 泵的运行工况改变时, 泵的运行工况改变时,泵的特性曲线如何换算? 泵的特性曲线如何换算?例如 泵的转速改变时泵的特性曲线如何变化? 泵的转速改变时泵的特性曲线如何变化 ? 根据已知泵的性能曲线, 根据已知泵的性能曲线 ,如何设计不同设计流量时的 泵? 利用已有的资料和试验结果, 缩小模型, 利用已有的资料和试验结果 ,缩小模型 , 开发新型离 心泵 一 离心泵相似条件 1、流动相似 包括几何相似 运动相似 动力相似 热力相似。 热力相似。 几何相似: 几何相似:通流部分对应的线性尺寸之比相等, 通流部分对应的线性尺寸之比相等,对应 的叶片几何角相等, 的叶片几何角相等,叶片数相等。 叶片数相等。 运动相似: 运动相似:通流部分对应点上同名速度的比值相等, 通流部分对应点上同名速度的比值相等, 同时同名速度的方向角相等。 同时同名速度的方向角相等。 动力相似: 动力相似:通流部分对应点上作用的同名力之比相 等,同名力的方向相同。 同名力的方向相同。 热力相似: 热力相似:通流部分流体内部的传热和热力过程。 通流部分流体内部的传热和热力过程。 模型机 原型机 (1) 几何相似 D1 ' D2 ' b1 ' b2 ' D' =L= = λL = = = D1 D2 b1 b2 D β1 A ' = β1 A β 2 A ' = β 2 A z' = z τ1 ' = τ1 τ 2 ' = τ 2 (2)运动相似 u1 ' u2 ' c1 ' c2 ' w1 ' w2 ' = = = = = = λc u1 u2 c1 c2 w1 w2 t ' λL λt = = t λc a' λc λc λa = = = a λt λL 2 (3)动力相似 重力 Fg 粘滞力 Fv 压力 F p 弹性力 Fi 惯性力 Fc Fg' F g Fp' Fv' Fi' Fc' = = = λ = = Fv Fp Fi Fc f (4)热力相似 对离心泵, 对离心泵,忽略流体与外界换热, 忽略流体与外界换热, 热力过程不考 虑. 压缩机中必须考虑。 压缩机中必须考虑。 2 动力相似准数 ① 牛顿准数Ne:合外力F 与惯性力Fc之比 F ' FC ' m' a' m' c'2 L = = = F FC ma mc 2 L' FL F ' L' 3 ρ / = = m L mc 2 m' c'2 F F' = = Ne 2 2 2 2 ρL c ρ' L c ② 佛鲁德准数Fr:重力Fg 与惯性力Fc之比 Fg′ Fc′ m' a' m' c'2 L = = = Fg Fc ma mc 2 L' c 2 c′ 2 = = Fr gL gL′ Fg = mg Fg′ = m′g ③ 雷

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