過(guò)程工業(yè)參考資料

1、過(guò)程工業(yè)過(guò)程工業(yè)是指如石化、電力、冶金、造紙、醫(yī)藥、食品等工業(yè).它們的特點(diǎn)是連續(xù)性 .一般來(lái)說(shuō)特征可分為造型特征和面向過(guò)程的特征造型特征 （又稱(chēng)為形狀特征） 是指那些實(shí)際 構(gòu)造出零件的特征而面向過(guò)程的特征并不實(shí)際參與零件幾何形狀的構(gòu)造 . 過(guò)程工業(yè)是加工制造流程性物質(zhì)產(chǎn)品的現(xiàn)代制造業(yè)。 “流程性物質(zhì) ”是指以流體（氣、液、粉 體等）形態(tài)存在的物質(zhì)材料。涉及：力學(xué)、電工學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、工業(yè)美術(shù)、造型設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、工程材料、人機(jī)工 程學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)。1）流體動(dòng)力過(guò)程2）熱量傳遞過(guò)程3）質(zhì)量傳遞過(guò)程4）動(dòng)量傳遞過(guò)程5）熱力過(guò)程6）化學(xué)反應(yīng)過(guò)程7）生物過(guò)程流體動(dòng)力過(guò)程

2、 在化工生產(chǎn)中所處理的物料大部分都是處于液態(tài)和氣態(tài)狀況下， 這種狀態(tài)下的物體通稱(chēng)為流 體。這些物料在靜止和運(yùn)動(dòng)時(shí)都遵循流體力學(xué)的規(guī)律。 以流體力學(xué)規(guī)律為基礎(chǔ)規(guī)律的化工過(guò) 程稱(chēng)為流體動(dòng)力過(guò)程。 一類(lèi)以動(dòng)量傳遞為主要理論基礎(chǔ)的單元操作， 主要有流體輸送、 沉降、 過(guò)濾和混合等， 在工程上主要用于物料輸送、 氣相或液相懸浮系的分離以及液體的混合。 流 體動(dòng)力過(guò)程應(yīng)用于化工、石油、冶金、食品和環(huán)境保護(hù)等部門(mén)物料輸送化工生產(chǎn)中處理的物料大都是氣體、 液體和粉粒狀固體。 這些物料，根據(jù)生產(chǎn)要求，依 次在一系列化工機(jī)器或設(shè)備中發(fā)生化學(xué)變化或物理變化， 最終加工成所需要的產(chǎn)品。 為實(shí)現(xiàn) 生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)化， 物

3、料在機(jī)器和設(shè)備間的輸送十分重要。流體（氣體與液體的總稱(chēng)） 的輸 送借助于流體輸送機(jī)械； 粉粒狀固體往往也借助于氣流（或液流） 的能量，進(jìn)行像流體那樣 的輸送，稱(chēng)為氣力輸送（或水力輸送） 。氣相懸浮系的分離 含有懸浮固體微?；蛞旱蔚臍怏w稱(chēng)為氣相懸浮系。 從氣體中分離出這些懸浮物的過(guò)程稱(chēng) 為氣相懸浮系的分離。 在不同場(chǎng)合， 懸浮物顆粒直徑差別很大。 例如空氣凈化要求除去的粉 塵粒徑只有幾微米；而氣力輸送的顆粒直徑可達(dá)幾毫米至幾十毫米。細(xì)小的顆粒通稱(chēng)灰塵， 故從氣體中分離懸浮灰塵的操作又稱(chēng)除塵或集塵。 對(duì)氣相懸浮系進(jìn)行分離的目的是： 凈化 氣體。例如在硫酸制造中，為防止催化劑中毒，必須除去原料氣中含

4、有砷、硒等的塵粒；在 藥品、感光材料和微電子產(chǎn)品的生產(chǎn)中，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，必須使空氣凈化?；厥沼袃r(jià)值的懸浮物。如從干燥器出口氣體中回收產(chǎn)品，從流化床反應(yīng)器出口氣體中回收催化劑等 氣相懸浮系的分離方法氣相懸浮系的分離方法有： 沉降， 氣體和懸浮物因密度不同， 可使之在重力或離心力 場(chǎng)中產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)懸浮物的分離。這兩種方法相應(yīng)地稱(chēng)為重力沉降和離心沉降， 前者常用設(shè)備為降塵室， 后者常用設(shè)備為旋風(fēng)分離器。 氣體過(guò)濾， 使氣相懸浮系中的氣體 通過(guò)多孔的過(guò)濾介質(zhì)， 其中懸浮的固體顆粒則被截留而得以分離。 常用設(shè)備為袋濾器。 濕 法除塵，使氣相懸浮系與水（或其他液體）密切接觸，懸浮物由氣相而被除

5、去。所用的典型 設(shè)備有文丘里滌氣器和噴霧塔等。 超聲波除塵， 利用超聲波使氣體中懸浮的微小顆粒聚結(jié)以積極為我國(guó)國(guó)同時(shí)兼顧能源、 機(jī)成較大顆粒，再用重力沉降等方法除去。電除塵，將氣相懸浮系通過(guò)高壓電場(chǎng)，使懸浮物帶有電荷，然后在電場(chǎng)中沉降分離。上述各種分離方法分別適用于一定的粒徑范圍。 液相懸浮系的分離含有懸浮固體顆?；蛞旱蔚囊后w稱(chēng)為液相懸浮系。 從液體中分離出懸浮物的過(guò)程稱(chēng)為液 相懸浮系的分離。在化工生產(chǎn)中，往往由于原料中含有雜質(zhì)，溶液在濃縮時(shí)析出了晶體，或液相中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生沉淀，從而形成液相懸浮系。為了凈化液體或得到懸浮物產(chǎn)品， 須對(duì)懸浮系進(jìn)行分離。在某些反應(yīng)過(guò)程（如懸浮聚合）和傳質(zhì)分離

6、過(guò)程（如萃取、浸取 ）中，良好的液相懸浮系是增強(qiáng)相際接觸的主要條件， 因而液相懸浮系的分離對(duì)這些過(guò)程來(lái)說(shuō)是不 可缺少的后續(xù)操作。液相懸浮系的分離方法液相懸浮系的分離方法， 有沉降和過(guò)濾。 沉降主要用于顆粒濃度較低的懸浮系； 過(guò)濾主 要用于顆粒濃度較高的懸浮系。液體的混合 這是對(duì)液體或液相懸浮系外加機(jī)械能，使之發(fā)生湍動(dòng)和循環(huán)運(yùn)動(dòng)，從而使 液體或液相懸浮系各部分組成趨于均勻的過(guò)程。 在化工生產(chǎn)中， 液體混合主要用于： 加速 固體的溶解或可溶液體的混合； 增強(qiáng)氣相的分散和氣液接觸； 增進(jìn)不互溶液體的分散和 接觸；促進(jìn)固體顆粒在液體中的均勻懸浮。工業(yè)上液體混合最常用的方法是機(jī)械攪拌以流體機(jī)械及工程為例

7、：流體機(jī)械與工程學(xué)科（專(zhuān)業(yè)）研究各種以流體作為工質(zhì)和能量載體的機(jī)械設(shè)備的流體動(dòng)力學(xué)原理與設(shè)計(jì)， 以及與流體動(dòng)力學(xué)相關(guān)的復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬。本學(xué)科以流體工程、車(chē)輛工程和動(dòng)力工程等多個(gè)領(lǐng)域的流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題為主要研究背景， 防工業(yè)現(xiàn)代化和新型高科技兵器的開(kāi)發(fā)提供理論和技術(shù)保障服務(wù)為特色， 械、航空、航天和水利等領(lǐng)域的需求。主要研究方向有 ：1、 多相復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象研究與應(yīng)用研究方向：主要從事氣固兩相流動(dòng)及空氣濾清機(jī)理的 研究；極端條件下新型車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾清器的開(kāi)發(fā)與研究； 葉片式空氣濾清器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 方法的研究；鐵磁流體減震機(jī)理的研究與應(yīng)用。2、 高速兩棲車(chē)輛及其水上推進(jìn)系統(tǒng)的水動(dòng)力學(xué)研究

8、方向：主要從事高速兩棲車(chē)輛航行 水動(dòng)力學(xué)特性的研究； 高功率密度葉片式噴水推進(jìn)器優(yōu)化設(shè)計(jì)與性能研究； 噴水推進(jìn)系統(tǒng)與 車(chē)輛的優(yōu)化匹配研究； 新概念推進(jìn)器的研究； 空化流動(dòng)現(xiàn)象及其數(shù)值模擬； 空化發(fā)生機(jī)理及 其控制；超空化現(xiàn)象及其應(yīng)用。3、 渦輪與壓氣機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究方向：主要從事渦輪與壓氣機(jī)內(nèi)部三維粘性流動(dòng)的數(shù)值模擬；渦輪與壓氣機(jī)的氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究；渦輪增壓器系統(tǒng)的CAD 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究；渦輪與徑流式壓氣機(jī)匹配關(guān)系的研究。4、 液力傳動(dòng)系統(tǒng)的流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題研究方向：主要從事液力耦合器與變矩器的內(nèi)部流 動(dòng)理論和性能預(yù)測(cè)； 車(chē)輛液力傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究； 變矩器葉片的水動(dòng)力優(yōu)化設(shè)

9、計(jì)方 法的研究；閉鎖離合器自動(dòng)控制，空間葉片 CAD/CAM 。1、 多相復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象研究與應(yīng)用研究方向：研究固液、氣液兩相流在水力機(jī)械內(nèi)部的 流動(dòng)規(guī)律和特性；兩相流水力機(jī)械的設(shè)計(jì)方法、流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算與測(cè)試等。2、 風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)的研究。風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力特性的研究；風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)分析；風(fēng)力機(jī) 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析及風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)方法研究。3、 流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)及其性能的研究。研究水力機(jī)械過(guò)流部件對(duì)流動(dòng)的影響；研究污水泵內(nèi)固體顆粒、纖維的流動(dòng)規(guī)律， 提高水力機(jī)械過(guò)流部件的水力性能，抗空蝕、 耐磨蝕性 能；研究不同磁流體配方的特性及其在流體機(jī)械中的應(yīng)用；對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、 葉片泵進(jìn)行優(yōu)化 水力設(shè)計(jì)，研制出高

10、性能的新水力模型；泵站與水電站機(jī)組的經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化運(yùn)行。4、渦輪與壓氣機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究方向：主要從事渦輪與壓氣機(jī)內(nèi)部三維粘性流動(dòng) 的數(shù)值模擬；渦輪與壓氣機(jī)的氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究；渦輪增壓器系統(tǒng)的 CAD 設(shè)計(jì)系統(tǒng) 的開(kāi)發(fā)研究；渦輪與徑流式壓氣機(jī)匹配關(guān)系的研究。5、特殊泵的理論及設(shè)計(jì)。 研究泵內(nèi)流動(dòng)理論； 研究特殊用途泵的設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)方法； 研究過(guò)流部件對(duì)泵性能的影響及性能預(yù)測(cè)的理論；流場(chǎng)的數(shù)值模擬；特種設(shè)計(jì)軟件的開(kāi)發(fā)流體機(jī)械的內(nèi)流原理 ：流體機(jī)械內(nèi)部的流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及運(yùn)動(dòng)著的流體與壁面間的相互作用和實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換的 原理。流體機(jī)械是將流體的動(dòng)能、勢(shì)能或熱能轉(zhuǎn)化為輸出功或?qū)⑤斎牍D(zhuǎn)化為流體的動(dòng)

11、能、 勢(shì)能或壓力能以及通過(guò)流體傳遞能量的機(jī)械。人們很早就已運(yùn)用流體的流動(dòng)創(chuàng)造流體機(jī)械。 古埃及神廟中就有類(lèi)似反噴式汽輪機(jī)的裝置。公元 1150 年，中國(guó)已有可算是燃?xì)廨啓C(jī)雛型 的走馬燈出現(xiàn)。隨著力學(xué)的發(fā)展，人們開(kāi)始有效地利用流體力學(xué)原理研制出各種流體機(jī)械。 例如， 以流動(dòng)的耗功增壓過(guò)程為特征的泵、通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、 壓氣機(jī)等和以流動(dòng)的降壓或膨 脹作功過(guò)程為特征的水輪機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、各種高低溫氣體透平膨脹機(jī)等。還有同時(shí) 利用上述兩種過(guò)程實(shí)現(xiàn)能量傳遞的液力變扭器、 液力離合器和氣波換能器等。 以上這些都是 有外殼的流體機(jī)械。 另一方面， 也根據(jù)用途設(shè)計(jì)出無(wú)外殼的旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械，如螺旋槳、風(fēng) 扇

12、等。流體機(jī)械大體可以分為位移式和旋轉(zhuǎn)式兩大類(lèi)。位移式流體機(jī)械中的流體流動(dòng)原理較簡(jiǎn) 單。流體在特定的腔室內(nèi)由容積的縮小實(shí)現(xiàn)壓縮， 從而將外功變成流體的動(dòng)能或勢(shì)能， 反之， 則實(shí)現(xiàn)膨脹作功。 對(duì)這類(lèi)機(jī)械中的流體進(jìn)行內(nèi)部流動(dòng)分析時(shí)， 常把流動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)化為準(zhǔn)定常的 一維流或者作為非定常的二維流來(lái)處理和求解。 旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械有時(shí)也稱(chēng)為葉輪機(jī)械， 應(yīng)用 廣泛， 原理比較復(fù)雜，它通常是由固定的靜葉片（也稱(chēng)導(dǎo)向葉片或噴嘴葉片）和裝在旋轉(zhuǎn)葉 輪上的動(dòng)葉片組成。 流體相對(duì)于葉輪軸的流動(dòng)方向可以是軸向、徑向、 斜向， 而相應(yīng)的流體 機(jī)械分別稱(chēng)為軸流式、徑流或離心式、斜流式。一排靜葉片加一排動(dòng)葉片為一個(gè)級(jí)。隨所需 增壓

13、或降壓參量的不同可做成單級(jí)或多級(jí)的型式。 在輪機(jī)或透平膨脹機(jī)中， 靜葉片設(shè)置在動(dòng) 葉片前面以便將流體的勢(shì)能或熱能的全部或一部分先經(jīng)過(guò)靜葉片轉(zhuǎn)化為動(dòng)能， 然后流經(jīng)動(dòng)葉 片作功 （圖 1壓縮機(jī)和透平機(jī)的基元級(jí)和葉柵 右） 在壓縮機(jī)中，靜葉片常放置在動(dòng)葉片后面 以便將流出動(dòng)葉片的流體動(dòng)能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為勢(shì)能或壓力能（圖 1 壓縮機(jī)和透平機(jī)的基元級(jí) 和葉柵 左）。下面重點(diǎn)介紹旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械中的流體流動(dòng)原理。流動(dòng)特點(diǎn) 在旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械內(nèi)， 流體交替流過(guò)靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)著的葉片通道。 這種空間通道 的形狀與葉片高度、 數(shù)量、形狀和內(nèi)外殼直徑變化有關(guān)， 相應(yīng)形成空間的三維流場(chǎng)。由于結(jié) 構(gòu)和強(qiáng)度上的要求， 葉片出口邊總

14、具有一定的厚度。 葉片后的流場(chǎng)在周向是非均勻的、 周期 性變化的， 流體再流經(jīng)旋轉(zhuǎn)葉片通道，流動(dòng)成為非定常的。與此同時(shí)， 具有粘性的流體在流 過(guò)靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片時(shí)， 形成更為復(fù)雜的邊界層流動(dòng)（見(jiàn)邊界層） 和二次流動(dòng)，并可能伴隨 產(chǎn)生各種渦旋和分離。 此外， 旋轉(zhuǎn)葉片與機(jī)殼壁面之間存在間隙， 流體與殼體和葉片間存在 傳熱現(xiàn)象等。 所有上述效應(yīng)使實(shí)際流動(dòng)圖像十分復(fù)雜。 這種流動(dòng)的特性可以歸結(jié)為有傳熱的 三維粘性非定常流動(dòng)。 對(duì)此， 求完整的統(tǒng)一的理論解十分困難； 常應(yīng)用簡(jiǎn)化的流動(dòng)模型首先 分析流體與葉片間的相互作用，功能轉(zhuǎn)換原理和主要物理參量之間的關(guān)系。對(duì)于動(dòng)葉片中的流動(dòng)， 如果取固定于旋轉(zhuǎn)葉片或

15、葉輪上的坐標(biāo)系， 就成為相對(duì)定常流動(dòng)。 設(shè)動(dòng)葉片中流體的相對(duì)流動(dòng)速度為W，靜葉片中流體的絕對(duì)流動(dòng)速度為C,葉片旋轉(zhuǎn)線(xiàn)速度（又稱(chēng)葉片速度）為，由矢量合成關(guān)系:C = W +，可進(jìn)行相對(duì)流動(dòng)與絕對(duì)流動(dòng)的轉(zhuǎn)換。圖1b 中的速度三角形表示在動(dòng)葉片進(jìn)出口處的變換。簡(jiǎn)化分析模型 最簡(jiǎn)化的流動(dòng)分析模型是沿流向的一維絕熱定常流模型， 即假定流體機(jī)械 內(nèi)的流動(dòng)是絕熱的，動(dòng)葉片間和靜葉片間的流動(dòng)在各自的相對(duì)和絕對(duì)坐標(biāo)系中均為定常流， 沿葉高方向和周向變化的流動(dòng)參量是以某一半徑 (一般取平均半徑)上的值來(lái)代表其平均 值。為了便于在平面圖像上進(jìn)行表達(dá)和分析， 還進(jìn)一步將各葉片在所取半徑上的葉型沿周向 展開(kāi)，得到如圖

16、1b 所示的由靜葉葉型和動(dòng)葉葉型組成的葉柵系列。分析時(shí)對(duì)葉柵也僅用其 進(jìn)出口 1、2 處沿葉柵間距的參量平均值。對(duì)這種葉柵系列的一維流動(dòng)分析可以認(rèn)為近似地 反映整級(jí)或整機(jī)的流動(dòng)性能。稍后采用的簡(jiǎn)化流動(dòng)模型是以如圖 1a 所示的兩個(gè)無(wú)限接近的厚度為 d 的回轉(zhuǎn)流面截割葉片 而得到的所謂基元級(jí)模型。 整個(gè)流動(dòng)通道就由無(wú)限多這樣的基元級(jí)組成。 將基元級(jí)沿周向展 開(kāi)就得到在平面上表示的動(dòng)、 靜葉柵系列。 整級(jí)的性能就是基元級(jí)性能沿葉高的積分。 通常 將由圓柱流面截割的基元級(jí)展開(kāi)而得到的葉柵稱(chēng)為平面葉柵。葉柵流動(dòng)分析 流體流經(jīng)以一定形狀葉型組成的流體機(jī)械的葉柵時(shí)，在實(shí)現(xiàn)加速 ( 透平機(jī) )或 減速(壓縮

17、機(jī) )的同時(shí)還完成流動(dòng)方向的轉(zhuǎn)折。流體繞流葉型時(shí)，在葉型的內(nèi)弧和背弧上形成 不同的速度和壓力分布(圖 2 葉型表面速度分布 )。但是流體機(jī)械的葉柵與孤立翼型(例 如飛機(jī)機(jī)翼) 又不同， 葉型的表面壓力分布和受到的作用力不僅和葉型形狀有關(guān)，也和流體在葉柵槽道內(nèi)的加速或減速方式和方向轉(zhuǎn)折有關(guān)。 根據(jù)儒科夫斯基機(jī)翼定理在葉柵上的推廣 (見(jiàn)舉力)，可得到葉柵上的流體作用力的表達(dá)式：=2kg，式中為流體的平均密度；為動(dòng)葉柵進(jìn)出口速度 W和W的幾何平均值，即W=(W+W)/2 的大??；為繞葉型的速度環(huán)量(它等于柵距乘以進(jìn)、出口周向速度分量之差)對(duì)于靜葉柵，用C=(C+C)/2的值代替上式中即可。也可分解為

18、舉力和克服阻力的力D，由D可換算得到流經(jīng)葉柵的總壓損失。葉柵的繞流分析還包括確定葉型表面和槽道內(nèi)的流場(chǎng)分布，實(shí)際有效出口氣流角， 在跨聲速流動(dòng)和超聲速流動(dòng)條件下的氣流偏轉(zhuǎn)角， 以及研究邊界層的發(fā)展和分離情況， 激波與邊界層 相互干擾等。以上這些流動(dòng)特性決定了葉柵的能量損失特性，常用能量損失系數(shù)來(lái)表示：0337-01 ；也可用總壓恢復(fù)系數(shù)或其他參量來(lái)表示。 由上述可知， 葉柵的能量損失系數(shù)與來(lái) 流流動(dòng)條件、葉柵本身的幾何特性， 如葉型的型線(xiàn)曲率變化、 厚度分布、進(jìn)氣和出氣邊的半 徑和形狀以及葉柵稠度等有關(guān)。 經(jīng)過(guò)多年研究， 這方面已有較完善的設(shè)計(jì)方法， 并積累了豐 富的驗(yàn)證資料。功能轉(zhuǎn)換關(guān)系 流

19、體機(jī)械中的流體流動(dòng)原理的另一個(gè)重要方面是功能轉(zhuǎn)換關(guān)系。流體流經(jīng)動(dòng) 葉片后， 絕對(duì)坐標(biāo)中的平均周向速度發(fā)生變化， 作用在葉片上的周向力或葉片作用于流體上 的力等于進(jìn)出口周向動(dòng)量之差，即=(),(1)式中 為單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)葉片的流體質(zhì)量。流體機(jī)械軸上的扭矩等于進(jìn)出口動(dòng)量矩之差：337-00 (2)功率為扭矩乘以角速度 2kg(1)(2) 兩式就是歐拉透平公式。由此可知：周向速度 差愈大 ，葉片力和扭矩也愈大。因周向速度差又與靜、動(dòng)葉片中的速度變化，進(jìn)出口流動(dòng)方 向或葉型形狀有關(guān)， 所以上述公式也是闡明流體機(jī)械原理和進(jìn)行設(shè)計(jì)的最基本公式。設(shè)下標(biāo)1、 2 分別表示動(dòng)葉片進(jìn)口和出口處的物理量。應(yīng)用前面所

20、述的相對(duì)、絕對(duì)速度的矢量關(guān)系 后，又可得到另一形式的歐拉透平公式：=(-)/2+(-)/2+(-)/2 ，式中為單位質(zhì)量流動(dòng)介質(zhì)所作出的或吸收的功。徑流式和斜流式流體機(jī)械的特點(diǎn)是進(jìn)出口處葉片中部半徑有較大變化，因而與的差別也大2kg 由歐拉透平公式可知，徑流式和斜流式流體機(jī)械與軸流式流體機(jī)械在功能轉(zhuǎn)換方面的主要區(qū)別在于(-)/2 項(xiàng)起更大作用。流體機(jī)械功能轉(zhuǎn)換的完善程度用效率表示輪機(jī)或透平機(jī)的效率為：0337-02 ，式中來(lái)流流體的可用能或理論功扣去一系列流動(dòng)中的能量損失即為實(shí)際輸出 功。能量損失包括葉片表面摩擦損失、葉片尾流損失、波阻損失、葉片通道和下端壁處的二 次流損失、徑向間隙的泄漏損失

21、等 （見(jiàn)流體阻力 ）。泵和壓縮機(jī)的效率為理論功與實(shí)際輸入功 之比：0337-03 。 在實(shí)際使用時(shí)，流體機(jī)械的功率、流量、效率等值隨來(lái)流的壓力、溫度和流速等物理參量而變化， 且與轉(zhuǎn)速有關(guān)。 這種變化關(guān)系總稱(chēng)為流體機(jī)械的性能或特性。 基于相似理論和取 定的損失模型， 通過(guò)計(jì)算分析或試驗(yàn)可得到一些實(shí)用的綜合準(zhǔn)則參量的通用特性關(guān)系或特性 圖線(xiàn)。內(nèi)部流場(chǎng)分析 由簡(jiǎn)化的流動(dòng)模型推出的簡(jiǎn)單關(guān)系式不能用以確定流體機(jī)械內(nèi)的真實(shí)流場(chǎng)和 全面流動(dòng)情況。 葉輪機(jī)械內(nèi)三維流動(dòng)的完整的理論為中國(guó)力學(xué)家和工程熱物理學(xué)家吳仲華所 創(chuàng)建。 流場(chǎng)分析使用包括考慮粘性、 傳熱在內(nèi)的力學(xué)和熱學(xué)基本方程組， 即質(zhì)量守恒或連續(xù) 性方程

22、、牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)方程、 熱力學(xué)第一、 第二定律以及狀態(tài)方程等，再加上各種流 體機(jī)械的邊界條件（見(jiàn)流體力學(xué)基本方程組） 。例如，動(dòng)葉中氣體相對(duì)流動(dòng)的基本方程組可 寫(xiě)作：連續(xù)性方程 337-8 ，運(yùn)2kg2kg動(dòng)2kg方2kg程337-9能2kg2kg量2kg方2kg程0338-01,熵2kg2kg變2kg方2kg程0338-02,狀2kg2kg態(tài)2kg方2kg程=，式中、和2kg分別為氣體的靜壓、密度、熱力學(xué)溫度、單位質(zhì)量流體的滯止轉(zhuǎn)子焓和熵；為旋轉(zhuǎn)角速度；為時(shí)間變量；為單位質(zhì)量氣體的傳熱量 為氣體粘性引起的力； 為耗損函數(shù)。 目前，數(shù)值求解以上方程組仍很困難， 因此在求解時(shí)， 仍然作絕熱、

23、 定常等假設(shè)并應(yīng)用氣體流動(dòng)過(guò)程的多方效率來(lái)估計(jì)粘性損失。在求解方法與求 解模型方面還應(yīng)用減維、 逐次近似的解法，如二類(lèi)相對(duì)流面方法、 通流理論方法等。隨著計(jì) 算流體力學(xué)的發(fā)展， 在流體機(jī)械內(nèi)部流場(chǎng)求解上發(fā)展出通流矩陣解法、 流線(xiàn)曲率解法、 有限 元法以及使用非正交曲線(xiàn)坐標(biāo)和非正交速度分量的方程與解法等。 此外， 結(jié)合優(yōu)化設(shè)計(jì)的要 求，還發(fā)展出各項(xiàng)預(yù)定物理流場(chǎng)以求取最佳幾何形狀的反問(wèn)題方法。 在三維直接解方面也在 取得進(jìn)展。 基于以上成就， 近年來(lái)旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械的設(shè)計(jì)計(jì)算和性能預(yù)測(cè)已有更精確的力學(xué) 分析基礎(chǔ)。目前， 向流體機(jī)械提出了提高參數(shù)、 擴(kuò)大工作范圍以及適應(yīng)多相流動(dòng)介質(zhì)的要求， 因而須解 決不少新的流體力學(xué)課題。例如：液體流體機(jī)械內(nèi)部高速流