《流体机械相似理论PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体机械相似理论PPT课件（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 能否用一个小的模型来试验。（模型和真机相似），测量其内流场，分析其内流动规律，来完善设计方法。但依什么来设计此模型。 用模型试验可测得性能及内部流场，它和真机性能之间有何关系，小的模型符合什么条件才能叫做真机相似？3-1 流体机械的流动相似准则3-2 相似理论在流体机械中的应用3-3 流体机械的综合判别数比转数第三章 流体机械相似理论3-1 流体机械的流动相似准则 (一) 流动相似条件（二）流体机械相似准则（三）不完全相似 (一) 流动相似条件 1.几何相似:形成此空间任意相应两段线夹角相同，长度保持一定比 例。 2.时间相似:两个相似流动中各种参数对于时间的变化过程相似，并 完成一个特定的
2、流动过程所用的时间成比例。 3.运动相似:两种流动相应点的速度大小成比例方向相同。 4.动力相似:作用于流体质点上的同名力大小成比例方向相同。 5.热力相似：两个流动过程内部的热功转化过程和热量传递过程相似。 6.物性相似：两个流动对应点上介质的物性参数，如密度、粘性系数、比容成比例。 理论上，要两个流动相似，必保证以上六个参数相似。才可能进行换算，但一般难以知道各点的v、p、T。故要建立新的准则，避开这些量。 （二）流体机械相似准则由流体力学知：在满足几何相似和物性相似的条件下，只要是两个流动的若干个无量纲数对应相等，即可保证两者相似。这些无量纲数称为相似准则。 1. 斯特努哈尔数：表示在非
3、定常流动中当地加速度和位移加速度的比值。 2. 欧拉数:压差力和惯性力的比值。 3. 弗劳德数:惯性力和重力之比。 4. 雷诺数:惯性力和粘性力之比。 综上所述：两个流体机械相似必保证SRP=SRM Map=Ma Frp=Frm Rep=RemEum=Eup, (ko)p=(k0)m另外，一般同一种绝热指数一般为常数。故绝热指数相等条件也可理解两种不同介质（三）不完全相似现实中要同时满足上述几个准则几乎不可能。有时甚至一个相似准则都难以实现。 3-2 相似理论在流体机械中的应用(一)不可压介质：包括泵、风机、水轮机 (1) 泵、风机单位参数及相似换算 由前面分析知：泵、风机介质是可看作不可压的
4、，要满足Sr, Eu 数相等。流量系数 泵行业 风机行业 压力系数a)风机行业：将此记为压力系数全压系数： 静压系数： b)泵行业：功率系数 泵行业 风机行业 2 泵和风机的相似换算：当两台泵和风机相似，它的 , 分别相等，据此可得出两机各参数之间的关系。 流量关系：由两机流量系数相等，可得出两机的流量满足：压力或扬程关系：由压力系数相等可得出压力（静压、全压）扬程之间关系。功率关系： 上述三个相似换算也等于两台相似机器之间性能参数换算，也可用同一机器在转速变化时的相似换算： 右图表示不同转速之间的性能曲线。由相似定律知： 此线即为：相似抛物线。k对不同工况qv不同。如果满足完全相似，相似抛物
5、线上效率相同，流量系数，压力系数相等。故又叫等效抛物线。 (二)水轮机的相似参数与单位换算 1水轮机的单位参数单位转速：n11 定义为压力系数的平方根的倒数：单位流量:Q11 将与n11相乘即得，其积的相似判别数单位功率： 2. 相似换算满足相似条件的模型及实型水轮机的Q11,n11, 相等，故可换算 流量关系: 转速关系：功率关系: 三 相似换算对效率的影响前边的讨论都认为 。但实际上由于难以达到完全相似,二者效率有差别。原因：由于换算不能保证Re 相等,即相对粗糙度不相似。 两台机器的容积泄漏不能保证相似，一般说小的相对间隙大。机械效率不相等,(机械效率在转速高的情况下近似认为相等,但当转
6、速很低时不等)。 以上原因引起相似换算对效率的影响叫尺寸效应(比例效应)。目前还不能从理论上完全解决此问题.但由于这几个损失中,水力损失占的份额最大.故工程实践中用对水力效率修正,并用水力效率修正值来修正模型与实型的总效率。以泵为例讨论: 水力效率扬程增加量流量增加到以水轮机为例讨论:我国规定：当H150m，采用当 H150m 采用这样得到的实用换算公式为： 二、可压介质(一) 压缩机的相似参数流量系数 特征马赫数 (二) 满足相似条件时的性能换算转速关系流量关系 能量头关系 功率关系(三)近似相似时的性能换算 Sr 数相等 1.理论上，对压缩气体应保证 Eu 数相等 （Ma相等，k 相等）
7、Re 尽量相等 （四）通用特性曲线（只适用一定k值） 级： 第三节 流体机械的综合判别数比转数一、比转数的定义 对水轮机 对泵 对风机PtF (Pa) 对压缩机h(m2/s2)型式数k 二、比转数与过流部件几何形状及性能的关系1.ns和过流部件性状的关系2.2. ns和损失及效率关系 3.水力效率和ns关系4. 摩擦5. 水力损失6. 冲击7.冲击损失出现在非设计工况下，不同ns的机器对偏离工况的敏感程度不同。 8.机械效率和ns关系：曲线是一条有极大值的曲线，对泵ns=200时，最高。 （三）不同比转数流体机械的使用范围：强度、刚度;马赫数限制 :n增大使Ma 增大,当Ma=Macr 时, 机器性能下降，当Ma=Mamax ，机器不能正常工作，但当MaMamax ，又能用，即有超音速机器，这方面已有较多成果。是研究热点。
