流体力学与流体机械第十一章 泵与风机的相似理论.ppt

Jiangsu University 江苏大学 * 第十一章 泵与风机的相似理论 力学相似——几何相似，运动相似，动力相似，边界条件与初始条件等 第一节 泵与风机的相似条件 一、几何相似 通常选择叶轮外径为特征尺寸D2 λl为相应线性比例尺 * 二、运动相似 λv为线性比例尺 三、动力相似 动力相似是指模型和原型中相对应点的各种力的方向相同、大小成同一比例。佛劳德数（内流），雷诺数（自动模化），欧拉数（自动满足）。因此动力相似在泵与风机内不考虑。 * 第二节 泵与风机的相似定律 相似工况下模型和原型性能参数之间的关系又称相似定律。 相似工况：当原型性能曲线上某一点工况点A与模型性能曲线上工况点A’所对应的流体运动相似，也就是相应的速度三角形相似，则A与A’两个工况为相似工况。 几何相似的泵与风机，在相似的工况下运行时，其流量之比与几何尺寸之比的三次方成正比，与转速比的一次方成正比，与容积效率比的一次方成正比。 * 二、扬程（全压）相似关系 泵：扬程之比与几何尺寸比的平方成正比，与转速比的平方成正比，与水力效率比的一次方成正比 风机 * 三、功率相似关系 轴功率的相似关系为： 其功率之比与几何尺寸比的五次方成正比，与转速比的三次方成正比，与密度比的一次方成正比，与机械效率比的一次方成正比 * 若模型与原型的转速和几何尺寸相差不大，可以认为在相似工况下运行时，各种效率相等，则流量、扬程（全压）、功率相似关系可以简化为 * 四、相似定律的特例 1. 改变转速时各参数的变化----比例定律 2. 改变叶轮直径D时各参数的变化----切割定律 3. 改变密度时参数的变化---只有全压与功率变化 * 第三节 比转数 流量qV、扬程H以及转速n在内的综合相似特征数，这个特征数称为比转数 一、泵的比转数 将两式相除并开四次方得 即比转数： China * 二、风机的比转数 与泵的比转数公式完全相同，只是将扬程改为全压。 三、比转数公式的说明 1）判别比转数为最优工况下的。 2）比转数是由单级单吸入叶轮为标准，双吸泵流量取一半，多级泵扬程取单级扬程。 3）比转数是一个相似准则数，即几何相似的泵与风机在相似工况下其比转数相等。比转数相等的泵与风机不一定相似，因为同一比转数的泵或风机，可以设计成不同的型式。 4）比转数是有量纲的。 * 四、比转数的应用 1）比转数反映了某系列泵或风机性能上的特点。 2）比转数反映了该系列泵或风机结构上的特点。 3）比转数反映了性能曲线的变化趋势。 比转数大体表征了泵与风机的性能和结构状况。比转数反映了泵与风机的性能、结构型式和使用上的一些列特点，通常将比转数作为泵与风机分类的重要依据。 * 第四节 泵与风机的无量纲性能曲线与通用性能曲线 一、无量纲性能参数 * 二、无量纲性能曲线 三、通用性能曲线 Jiangsu University 江苏大学