流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)(教學(xué)大綱)

1、流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)課程教學(xué)大綱課程編號(hào)1420066學(xué)分4.5總學(xué)時(shí)72理論64實(shí)驗(yàn)/上機(jī)8英文課程名Fluid Mechanics and Pump and Fan開課院（系）工程學(xué)院開課系熱能與動(dòng)力工程系修訂時(shí)間2006年9月1日課 程 簡 介課程簡介：本門課程講述流體的基本概念和屬性，尤其是流體與剛體和固體在力學(xué)行為方面的區(qū)別。以此為基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)，介紹流體靜平衡所遵循規(guī)律及點(diǎn)壓和面壓的計(jì)算方法，并以介紹流體運(yùn)動(dòng)的一系列基本概念為前提，推導(dǎo)出流體力學(xué)的三大基本方程。然后介紹管路系統(tǒng)的水力計(jì)算和流體孔口出流計(jì)算以及水擊現(xiàn)象的基本概念，并介紹相似性原理和因次分析方法，講述泵與風(fēng)機(jī)工作原理及典型結(jié)

2、構(gòu)，了解泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行知識(shí)，重點(diǎn)掌握如何選擇泵與風(fēng)機(jī)。課 程 大 綱一、課程的性質(zhì)與任務(wù)： 本課程是熱能與動(dòng)力工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程之一，是學(xué)科基礎(chǔ)課。本課程是研究流體的基本力學(xué)規(guī)律及其在工程（特別是本專業(yè)各類工程）中應(yīng)用的一門學(xué)科。本課程以流體力學(xué)基礎(chǔ)為主，流體力學(xué)部分學(xué)生主要應(yīng)掌握基本理論和計(jì)算方法，特別是一元流動(dòng)的基本理論和計(jì)算方法，需要牢固掌握泵與風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理和運(yùn)行維護(hù)知識(shí)。這為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)提供必要基礎(chǔ)知識(shí)和計(jì)算方法，同時(shí)，也為學(xué)生今后解決生產(chǎn)實(shí)際問題打下理論基礎(chǔ)和技能準(zhǔn)備。二、課程的目的與基本要求： 本課程以講述流體力學(xué)基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理

3、為主，特別是一元流動(dòng)的基本理論和計(jì)算方法，培養(yǎng)學(xué)生從紛繁復(fù)雜的流體運(yùn)動(dòng)中突出主要矛盾、忽略次要矛盾、提煉力學(xué)模型的辯證唯物主義的科學(xué)思維方法，著重培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的能力。了解流體力學(xué)課程的基本內(nèi)容及其在制冷、空調(diào)、建筑給排水、食品冷藏等工程中的應(yīng)用，認(rèn)識(shí)到流體力學(xué)是熱能與動(dòng)力工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的主要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。并通過一定數(shù)量習(xí)題和實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生具有足夠的感性認(rèn)識(shí)和實(shí)際動(dòng)手的能力。通過學(xué)習(xí)，能正確掌握本課程對各類流體力學(xué)問題的分析和處理方法。三、面向?qū)I(yè)：熱能與動(dòng)力工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程四、先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程數(shù)學(xué)、工程力學(xué)等。五、本課程與其它課程的聯(lián)系： 本課程

4、的先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程數(shù)學(xué)、工程力學(xué)等。與本課程之間聯(lián)系是：1 高等數(shù)學(xué)：本課程需要高等數(shù)學(xué)中微分學(xué)、積分學(xué)、場論等方面的基礎(chǔ)知識(shí)；2 大學(xué)物理：大學(xué)物理中的力學(xué)、分子物理學(xué)和熱力學(xué)以及振動(dòng)和波都是學(xué)習(xí)本課程的基礎(chǔ)；3 工程力學(xué)：工程力學(xué)是學(xué)習(xí)本課程的重要基礎(chǔ)，特別是其中連續(xù)介質(zhì)取分離體的概念，應(yīng)力的概念，受力分析與平衡方程式，牛頓第二定理及動(dòng)量定律等。本課程的后續(xù)課程：傳熱傳質(zhì)學(xué)、流體輸配管網(wǎng)、暖通空調(diào)、制冷原理與設(shè)備、汽輪機(jī)等，本課程是學(xué)好這些后續(xù)課程必備的專業(yè)基礎(chǔ)。六、教學(xué)內(nèi)容安排、要求、學(xué)時(shí)分配及作業(yè)： 第一章 緒論（4學(xué)時(shí)）1 流體力學(xué)的研究對象、任務(wù)及應(yīng)用(B；2 作

5、用在流體上的力(A；3 流體的主要力學(xué)性質(zhì)(A；4 流體的力學(xué)模型(B。作業(yè)：P12P13，習(xí)題1-3、1-7、1-9、1-12、1-14.第二章 流體靜力學(xué)（8學(xué)時(shí)）1 流體靜壓強(qiáng)及其特性(A；2 流體平衡微分方程(A；3 重力作用下靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律(A；4 壓強(qiáng)的表示方法(A；5 液柱式測壓計(jì)(A；6 作用于平面上的液體總壓力(B。作業(yè)：P43P47，習(xí)題2-1、2-3、2-11、2-19、2-22、2-23、2-27、2-28.第三章 一元流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（8學(xué)時(shí)）1. 描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法(A；2. 描述流場的幾個(gè)概念(B；3. 連續(xù)性方程(A；4. 恒定元流能量方程(A；5. 過流斷

6、面的壓強(qiáng)分布(A;6. 恒定總流能量方程(A；7. 能量方程的應(yīng)用(A；8. 總水頭線和測壓管水頭線(B9. 恒定氣流能量方程(A；10. 恒定流動(dòng)量方程(B。作業(yè)：P8589，習(xí)題3-3、3-5、3-8、3-9、3-12、3-13、3-21、3-25、3-28、3-29.第四章 流動(dòng)阻力與能量損失（8學(xué)時(shí)）1. 沿程損失和局部損失(A；2. 兩種流態(tài)與雷諾數(shù)(A；3. 圓管均勻流及其沿程損失(A；4. 圓管中的層流運(yùn)動(dòng)(A；5. 紊流運(yùn)動(dòng)的特(A性和紊流阻力(A；6. 尼古拉茲實(shí)驗(yàn)(B；7. 工業(yè)管道紊流阻力系數(shù)的計(jì)算(A；8. 非圓管流的沿程損失(A；9. 管道流動(dòng)的局部損失(B；10.

7、減少阻力的措施(C。作業(yè)：P126129，習(xí)題4-2、4-5、4-8、4-19、4-21、4-23、4-27、4-29、補(bǔ)充習(xí)題2道.第五章 孔口管嘴管路流動(dòng)（6學(xué)時(shí)）1. 孔口自由出流(A；2. 孔口淹沒出流(A；3. 管嘴出流(A；4. 簡單管路(A；5. 管路的串聯(lián)與并聯(lián)(A；6. 管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)(C。作業(yè)：P152P155,習(xí)題5-3、5-8、5-15、5-17、5-22、5-24、補(bǔ)充習(xí)題1道.第六章 氣體射流（5學(xué)時(shí)）1. 氣體空間淹沒紊流射流的特性(B；2. 圓段面射流的運(yùn)動(dòng)分析(B；3. 平面射流(B；4. 溫差或濃差射流(B；5. 有限空間射流(C。作業(yè)：P179P180，習(xí)題

8、6-1、6-2、6-6、6-10、6-11第十章 相似性原理和因次分析（5學(xué)時(shí)）1. 力學(xué)相似性原理(A；2. 相似準(zhǔn)數(shù)(B；3. 模型率(B；4. 因次分析法(A。作業(yè)：P284P285，習(xí)題10-1、10-3、10-6、10-11、補(bǔ)充習(xí)題一道.第十一章 葉片式泵與風(fēng)機(jī)的理論基礎(chǔ)（8學(xué)時(shí)）1. 工作原理及性能參數(shù)(A；2. 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程歐拉方程(B；3. 葉型及其對性能的影響(B;4. 理論的流量壓頭曲線和流量功率曲線(A；5. 泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線(B；6. 軸流式泵與風(fēng)機(jī)(C；7. 相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)(B；8. 相似律的實(shí)際應(yīng)用(A。作業(yè)：P311P312 ，思考題1、4，習(xí)

9、題11-4、11-5、11-6、11-7、11-15.第十二章 葉片式泵與風(fēng)機(jī)在管路上的工作分析及調(diào)節(jié)（6學(xué)時(shí)）1. 管路性能曲線及工作點(diǎn)(A；2. 泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作(A；3. 離心式泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)(A；4. 管道內(nèi)的壓力分布(B。作業(yè)：P329、思考題1、2、4.第十三章 泵與風(fēng)機(jī)的安裝方法與選擇（4學(xué)時(shí)）1. 離心式泵的構(gòu)造特點(diǎn)(C；2. 離心泵正常工作所需附件及揚(yáng)程計(jì)算(A；3. 泵的氣蝕與安裝高度(A；4. 離心式風(fēng)機(jī)的構(gòu)造特點(diǎn)(C；5. 泵與風(fēng)機(jī)的選擇(C。作業(yè)：P352，習(xí)題13-1、13-2、13-4、13-5、13-6、13-7.第十四章 其它常用泵及壓氣（縮）機(jī)（2學(xué)時(shí)

10、）1. 往復(fù)式泵(C；2. 真空泵(C；3. 深井泵(C；4. 活塞式壓縮機(jī)(C。七、實(shí)驗(yàn)名稱與類別: 序號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類別1伯努利能量方程演示實(shí)驗(yàn)1操作型2流動(dòng)型態(tài)的觀測與測定1演示型3管道流體阻力的測定2綜合型4離心泵性能測定實(shí)驗(yàn)2操作型5離心式風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)2操作型注:實(shí)驗(yàn)類別指:演示型、操作型、驗(yàn)證型、綜合型、設(shè)計(jì)型、研究創(chuàng)新型八、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容與要求:實(shí) 驗(yàn) 1: 伯努利能量方程演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫鲃?dòng)流體所具有的總能量，是由各種形式的能量所組成，并且各種形式的能量之間又可相互轉(zhuǎn)換。本實(shí)驗(yàn)觀察不可壓縮流體在導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的各種形式機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，并驗(yàn)證機(jī)械能衡算方程。通過實(shí)驗(yàn)，加

11、深對流體流動(dòng)過程基本原理的理解。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：本試驗(yàn)裝置主要由試驗(yàn)導(dǎo)管、穩(wěn)壓溢流水槽和三對測壓管所組成。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證流體靜力學(xué)方程。實(shí)驗(yàn)要求：預(yù)先預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義，在實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)下，每位學(xué)生均需操作實(shí)驗(yàn)，完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，然后填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，每個(gè)實(shí)驗(yàn)34人一組。實(shí) 驗(yàn) 2: 流動(dòng)型態(tài)的觀測與測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯苛黧w流動(dòng)的型態(tài)，對于流體力學(xué)的理論和工程實(shí)踐都具有決定性的意義。本實(shí)驗(yàn)是通過雷諾試驗(yàn)裝置，觀察流體流動(dòng)過程的不同流型及其轉(zhuǎn)換過程，測定流型轉(zhuǎn)變時(shí)的臨界雷諾數(shù)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：流體流動(dòng)存在兩種截然不同的型態(tài)，流體流動(dòng)的型態(tài)由雷諾數(shù)判定。試驗(yàn)裝置主要由穩(wěn)壓溢流水槽、試驗(yàn)導(dǎo)管和轉(zhuǎn)子流量等部分組成。改變試驗(yàn)導(dǎo)管內(nèi)水

12、流速度，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及流型。實(shí)驗(yàn)要求：預(yù)先預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義，在實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)下，每位學(xué)生均需操作實(shí)驗(yàn)，完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，然后填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，每個(gè)實(shí)驗(yàn)34人一組。實(shí) 驗(yàn) 3: 管道流體阻力的測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫鲃?dòng)流體時(shí)的能量損失，主要由于管路系統(tǒng)中存在著各種阻力。管路中的各種阻力可分為沿程阻力和局部阻力兩大類。本實(shí)驗(yàn)是以實(shí)驗(yàn)方法直接測定摩擦系數(shù)和局部阻力系數(shù)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：本試驗(yàn)裝置主要由循環(huán)水系統(tǒng)、試驗(yàn)導(dǎo)管系統(tǒng)和高位排氣水箱串聯(lián)組合而成。壓差由一倒置U形水柱壓差計(jì)顯示。通過實(shí)驗(yàn)測得和Re，可以在雙對數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪出實(shí)驗(yàn)曲線。實(shí)驗(yàn)要求：預(yù)先預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義，在實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)下，每位學(xué)生均需操作實(shí)驗(yàn)，完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)

13、，然后填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，每個(gè)實(shí)驗(yàn)34人一組。實(shí) 驗(yàn) 4: 離心泵性能測定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕緦?shí)驗(yàn)采用單級(jí)單吸離心泵裝置，實(shí)驗(yàn)測定在一定轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線。通過實(shí)驗(yàn)了解離心泵的構(gòu)造、安裝流程和正常的操作過程，掌握離心泵各項(xiàng)主要特性及其相互關(guān)系，進(jìn)面加深對離心泵的性能和操作原理的理解。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：離心泵主要特性參數(shù)有流量、揚(yáng)程、功率和效率。上述各項(xiàng)泵的特性參數(shù)并不是孤立的，而是相互制約的。在一定轉(zhuǎn)速下，將實(shí)驗(yàn)測得的各項(xiàng)參數(shù)即：He、N、 與 Vs之間的變化關(guān)系標(biāo)繪成一組曲線，這組關(guān)系曲線就是離心泵特性曲線。實(shí)驗(yàn)要求：預(yù)先預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義，在實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)下，每位學(xué)生均需操作實(shí)驗(yàn)，完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，然后填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)

14、告，每個(gè)實(shí)驗(yàn)34人一組。實(shí) 驗(yàn) 5: 離心式風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 熟悉風(fēng)機(jī)性能測定裝置的結(jié)構(gòu)與基本原理。2 掌握利用實(shí)驗(yàn)裝置測定風(fēng)機(jī)特性的實(shí)驗(yàn)方法。3 通過實(shí)驗(yàn)得出被測風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能。4 通過計(jì)算將測得的風(fēng)機(jī)特性換算成無因次參數(shù)特性曲線。5 將試驗(yàn)結(jié)果換算成指定條件下的風(fēng)機(jī)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：本試驗(yàn)裝置采用進(jìn)氣試驗(yàn)方法，風(fēng)量采用錐形進(jìn)口集流器方法測量。測功率電機(jī)，用它來測定輸入風(fēng)機(jī)的力矩，同時(shí)測出電機(jī)轉(zhuǎn)速，就可得出輸入風(fēng)機(jī)的軸功率。實(shí)驗(yàn)要求：預(yù)先預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義，在實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)下，每位學(xué)生均需操作實(shí)驗(yàn)，完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，然后填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，每個(gè)實(shí)驗(yàn)34人一組。九、教材與參考書：本課程選用教材:蔡增基主編，流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)（第四版），中國建筑出版社，1