5.动量方程的应用及计算P129
第五章 粘性流体流动及阻力
1.沿程阻力及沿程损失：沿程阻力是指流体在过流断面沿程不变的均匀流道中所受的流动阻力。由此所发生的能量损失称为沿程损失。 lv2hf?? d2g2.局部阻力及局部损失：局部阻力是指流体流过局部装置(如阀门、弯头、断面突然变化的流道等)时，也就是发生
2在急变流中的阻力。由此所发生的能量损失称为局部损失。 h??vj2g
?3.雷诺数： R 其中， ，μ为动力粘度 ??＝e??
d 是圆管直径，v 是断面平均流速， 是流体的运动粘性系数（分母）。小雷诺数流动趋于稳定，而大雷诺数流动稳定性差，容易发生紊流现象。
4.圆管中恒定流动的流态转化仅取决于雷诺数
vd
5.流体具有两种流动状态。当速度变化时，这两种流态可以互相转化，对应的两个转变速度Vc’和Vc,分别为上临界速度和下临界速度。当V≦Vc时，为层流；当V≧Vc’时，为紊流。
6.流体在圆管中的层流速度分布：
?i22r表示距圆管中心处的距离，i表示单位管长的沿程损失，即水力坡度。 u?(r0?r) 4 ? 此公式表明，速度沿半径方向是按二次规律变化，速度分布是一个旋转抛物面。 7.圆管中的层流流动：
圆管层流中心处的最大速度等于平均速度的两倍；平均速度v=
;
沿程阻力损失：；
8.圆管中的紊流流动
紊流的基本特征是有一个在时间和空间上随机分布的脉动流场叠加到本为平滑和平稳的流场上。所以对于紊流的各种物理量采用取统计平均的处理方法，把瞬时物理量看成平均量与脉动量之和。统计平均的方法一般采用时间平均法 。流体质点在一定时间内，朝各个方向的脉动机会均等，所以在时间T内，脉动速度对时间的平均值均为零。
1T1T''u?udtu?udt?0时均速度：
00TT同样还有，时均压力
9.水力光滑管与水力粗糙管
lv2（h f ? ? ），λ为沿程阻力系数。
d2g??
10.流体流过固体壁面时，沿壁面法线方向速度逐渐增大的区域称为附面层。流体在壁面附近反向流回而形成回流的现象称为附面层的分离。
第六章 能量损失及管路计算
1.尼古拉茨实验:实验装置：人工粗糙管－－把经过筛选的大小均匀一致的固体颗粒粘贴在管壁上，这样的管路称为人工粗糙管。实验原理：能量方程 ;实验目的：λ～Re、Δ/d
（尼古拉茨曲线）
Ⅰ区——层流区，Re＜2320。λ=64/Re .说明层流区内λ与Δ/d无关，只与Re相关，符合λ=64/Re Ⅱ区——第一过渡区，2320≤Re＜4000。实验点无明显规律。 ?d?4000?Re?26.98?????Ⅲ区——水力光滑区，
8/7，所有管道中的流动都变为紊流，阻力特性也发生了变化。λ只
与Re有关，但对于相对粗糙度Δ/d不同的管道，这一区域的上界雷诺数是不相同的
第二过渡区：这时层流底层已经不能遮盖壁面的粗糙峰，壁面的粗糙峰对中部的紊流产生了影响。Re Δ/d和Re对阻力系数λ均有影响。
水力粗糙区：对同一管道而言，层流底层已经变得非常薄，以至于管壁上所有的粗糙峰都凸入了紊流区，及时雷诺数再大，也不再有新的凸峰对流动产生影响，这表现为λ不随Re变化
2.局部阻力损失与局部阻力系数：流经局部装置时，流体一般都处于高紊流状态。这表现为局部阻力系数 ξ 只与局部装置的结构有关而与雷诺数无关。
2局部阻力损失： h??vj2g、
3.能量损失的叠加
当一条管路中包含有若干个局部装置时，管路的总水头损失等于沿程损失与所有管件的局部损失之和，即 2hw??Lv?RQ28?LR ?d2g其中， 2 5 （因为Q=v?
?gd）
R称为管阻系数，简称管阻。
4.管路分类：1.按管路的布置分类
简单管路：管径沿程不变而且没有分支的管路；
复杂管路：不符合简单管路条件的管路。如：串联管路、并联管路和分支管路。 2.按能量损失的比例分类
长管：局部损失在总损失中占的比例较小的管路，如＜5%，这时常忽略局部损失。 短管：沿程损失、局部损失大小相当，均需计及的管路。
5.串联管路的特点是：各条管路中的流量相等，等于总流量；各管的水头损失之和等于管路的总损失，
Q?Q1?Q2???Qn? RQ2?RQ2?RQ2???RQ2?hw?hw1?hw2???hwn??R?R1?R2??Rn?1122nnR?R1?R2???Rn
6.并联管路是由若干条简单管路(或串联管路)首、尾分别连接在一起而构成的。并联管路的特点是：各条管路中的流量之和，等于总流量；各管的水头损失之相等，等于管路的总损失。 Q?Q?Q h?h?hhwhw1hw211112ww1w2????
RR1R2RR1R2
7.简单管路：管径沿程不变且没有分支的管路。
8.水击现象：管路中因某种原因使液体压力交替剧变这一现象称为水力锤击，简称水击。
第七章 相似原理和量纲分析
1.相似条件
要使两流动现象相似，必须满足力学相似条件，即几何相似、运动相似和动力相似。
动力相似准则包括：粘性力相似准则——雷诺数相等；重力相似准则——弗鲁德数相等；压力相似准则——欧拉数相等。
相似准则有决定性和非决定性相似准则，除欧拉准则外，其他准则都是决定性相似准则。
两流动现象相似的充要条件是：在几何相似的前提下，各决定性相似准则分别对应相等。
2.量纲：物理量单位的属性。一个正确的物理方程中，各项的量纲必定相同。这就是物理方程的量纲和谐性，它是量纲分析的基础。
量纲分为基本量纲和导出量纲。基本量纲具有独立性，比如与温度无关的动力学问题可选取长度[L]、时间[T]和质量[M]为基本量纲；诱导量纲可由量纲公式通过基本量纲导出。 3.无量纲量：物理量的所有量纲指数为零
4.量纲分析——定理。通过量纲分析来确定影响某流动的相似准则间定性关系的方法，就称为定理
5.求取无量纲数的具体方法：①某物理现象有n个物理量，其中有r个基本量纲。则在n个物理量中任选r个作为独立变量。但这r个独立变量的量纲不能相同，而且它们必须包含有n个物理量所涉及的全部基本量纲。
②在保证量纲相同的前提下，将剩余的(n-r)个物理量分别用所选定的r个独立变量的乘幂组合来表示，将其无量纲化。
在流体机械部分会有指出设备各部件名称的简答题。
第一章泵与风机的分类及工作原理
1.泵的分类：按工作原理：容积泵、叶片泵、其他类型的泵；根据叶轮数：单级和多级；根据叶轮入口数目：单吸式和双吸式；根据主轴的布置位置：立式和卧式； 根据外壳接缝形式：中开式和分段式
2．风机的分类：按气体在叶轮内流动方向：离心式和轴流式；根据叶轮数目：单级和两级；按风机产生的压力大小：低压风机（全压小于1000 Pa）中压风机（全压为 1000～3000 Pa）高压风机（全压为3000 ～ 5000 Pa） 3.泵的特性参数：（1）流量Q--单位时间内通过泵的液体体积叫泵的流量，又称排量，单位为m3／min。 （2）扬程H--单位重量的液体在泵内所获得的总能量叫泵的扬程，单位为m。 （3）转速n--泵叶轮每分钟旋转周数叫转速，单位为r／min。 （4）功率--泵功率有轴功率和有效功率之分。
①轴功率N--原动机传给泵轴上的功率，单位为W或kw。 ② 有效功率
--单位时间内液体自泵所获得的实际能量叫泵的有效功率，单位为W或kw，其表达式为：
Na??gQH（5）效率η--泵的有效功率与轴功率之比称为效率，其表达式为： Na?gQH??? NN（6）允许吸上真空度 这个参数表示泵的吸液能力，单位为m。 4.风机的特性参数：
（1）流量Q--单位时间内通过风机的气体体积叫风机的流量，又称风量，单位为m3/min。
（2）压力P--压力有全压和静压。单位体积的气体在通风机内所获得的总能量叫通风机全压P，单位为Pa；风机的全压减风机出口的动压称为风机的静压Pst，单位为Pa 。
（3）转速n --风机叶轮每分钟旋转周数叫转速，单位为r／min。 （4）功率 --通风机功率有：轴功率和有效功率。
①轴功率N--原动机传给通风机轴上的功率，单位为W或KW。
②有效功率Na--单位时间内气体自风机所获得的实际能量，单位为W或kw。 Na?PQ5）效率 --风机的有效功率与轴功率之比称为风机的效率。
第二章 泵与风机的基本理论
1.下图依次为点，入口，出口处的速度三角形（会有类似课后习题2-6解答题）
Na,st?PstQ
β为叶片安装角；α为绝对流动角 2.理论流量：
QT??2?D2b2c2r
ψ——叶片排挤系数，表示叶轮出口处实际出口截面积与不计叶片厚度的出口截面积之比值； D2——叶轮外径； b2——叶片出口宽度；
C2r——叶轮出口处的径向速度。
3.叶片无限多时的理论压头基本方程：
假设：１）流过叶轮的流体是理想流体，不考虑能量损失；2）叶轮是理想叶轮，即叶轮的叶片数为无限多，叶片无限薄；3）流体不可压缩且流动是定常的。
流体所获得的压头，仅与流体在叶片进口及出口处的速度有关，而与流动过程无关。
流体所获得的压头与被输送流体的种类无关。也就是说，无论是被输送的流体是液体还是气体，只要叶片进口和出口处的速度三角形相同，都可以得到相同的压头。
压头与叶轮外缘圆周速度u2成正比，而u2=πnD2/60。所以，当其他条件相同时，叶轮外径D2越大，转速n越高，压头就越高。 当进口切向速度为零时，
则有，
HT?1?(u2c2u?u1c1u)g表示单位重量流体所获得的能量。
HT??1?u2c2u?u1c1u??1u22?u2c2rcot?2gg?? 4.离心式泵与风机的能量损失和效率
按其产生原因不同可分为水力损失、容积损失和机械损失三种 （1）水力损失：①摩擦损失ΔHf②冲击损失ΔHd
（2）容积损失：部分回流到低压区（或大气）的流体在流经叶轮时，显然也已从叶轮中获得能量，但未能有效利用。因此，把这部分回流的流体称为容积损失。 q?Q?Q?v?QQT?1?qQTT
（3）机械损失 ：泵或风机的机械损失包括轴承和轴封的摩擦损失以及叶轮转动时其外表与机壳内流体之间发生的
NNTN?NT所谓圆盘摩擦损失。 ?m?T??1?NNT??NmN
5.相似定律：
（N=PQ）
?n??D?H??????Hm?nm?Dm???N??n?????Nm?m??nm?322P??n?????Pm?m?nm??52?D???D???m?2Q?n??D?????????Qm?nm??Dm??3?D2???D???2m?6.比转数：实质上是个比例（即相似）常数，它的大小是由叶轮本身形状（也即性能参数）所决定的。
比转数实际上应理解为叶轮的比转数，而不是整机。所以公式中Q、H是对一个叶轮的流量和压头而言的，则对于
1 (Q/2)2双吸单级泵，ns应为： ns＝3.65?n 对于多级泵，ns应为 H34ns＝3.65?nQ1234(H/i)7.离心泵和风机的实际特性曲线为：压头，功率，效率与流量之间的关系曲线。其中最重要的是压头—流量曲线。 8.工况点：泵或风机在特性曲线上某点工作时，则称该点为工况点 9.轴流风机产生风压的条件：当
时，即出口处的叶片安装角大于入口处的叶片安装角。（叶片安装角——叶
片切线与圆周速度反方向之间的夹角）
10.不同流量下轴流风机的流动状态及压头特性曲线：
在此图中，在a点没有流量通过，但压力最高。在实际情况下，不允许轴流风机在
零流量附近工作。脱流不仅会造成压力损失形成鞍形曲线，而且容易引起喘振现象。所以，轴流风机的有效工作范围只限制在最高压力点c的右侧。为了扩大工作范围，通常采用改变叶片安装角的办法实现。
第三章 泵与风机的构造及性能
1.离心泵的主要零部件（ 叶轮、吸水室、压出室、导叶，密封装置等零部件）
密封装置的分类：阻止叶轮间液体沟通的密封；阻止大气与泵腔液体沟通的密封。前者称为密封环，后者称为填料函。
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