流體機械原理課程安排

1、PAGE PAGE 9流體機械原理課程教學大綱適用對象： 1）能源與動力工程學院：熱能與動力工程專業(yè)；核工程與核技術專業(yè)；制冷與低溫工程專業(yè)；過程裝備與控制工程專業(yè)。 2）建筑工程與人居環(huán)境學院：建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)。先修課程：高等數(shù)學、大學物理、工程熱力學、流體力學。使用教材及參考書：教 材：徐忠，離心壓縮機原理（第三版），北京：機械工業(yè)出版社，1998。李超俊，余文龍，軸流壓縮機原理與氣動設計，北京：機械工業(yè)出版社，1998。參考書：朱報禎，郭濤，離心壓縮機，西安：西安交通大學出版社，1999。 常鴻壽，離心式制冷壓縮機，北京：機械工業(yè)出版社，1990。A Whitfield, N.C.

2、 Baines. Design of radial Turbomachines, New York：Longman Scientific & Technical, 1996本課程的性質、目的及任務流體機械原理是能源與動力工程學院流體機械專業(yè)高年級學生的專業(yè)必修課程，也是上述相關專業(yè)的必修或選修課程。課程的主要任務是給學生講授離心式和軸流式壓縮機的基本工作原理，包括氣體在壓縮機中流動的基本方程和基本概念，能量損失的機理及分析，葉輪和固定元件，壓縮機的流動相似，壓縮機的性能曲線與調節(jié)，壓縮機熱力設計等。另外，將實際氣體和三元流動基礎作為機動或選學內容。本門課程教學的目的和要求可分為三個層次?；疽?/p>

3、求是培養(yǎng)學生掌握和運用專業(yè)知識，第二個層次是引導學生學到具體專業(yè)知識背后具有共性的東西：即正確的思維方法及獨立分析問題和解決問題的能力，最高層次是啟發(fā)學生具有創(chuàng)新意識，并懂得創(chuàng)新是為了更好地解決問題而不是標新立異，應能夠腳踏實地地從小的改進做起。課程各章節(jié)的主要內容和學時：氣體流動的基本方程和基本概念（10學時） 速度三角形、歐拉方程 能量方程，伯努利方程 氣體壓縮過程，壓縮功，級總耗功和總功率 級中氣體狀態(tài)參數(shù)變化。級效率 流量和流量系數(shù)，能量頭和能里頭系數(shù)。第二章 級中能量損失（4學時） 第一節(jié) 摩擦損失，分離損失 第二節(jié) 二次流損失，尾跡損失 第三節(jié) Re數(shù)與M數(shù)對流動損失的影響 第四節(jié)

4、 級性能曲線，密封的工作原理 第五節(jié) 內漏氣損失及輪阻損失系數(shù)的計算附 實驗：離心壓縮機級性能試驗第三章 葉 輪 （4學時） 第一節(jié) 葉輪分類，葉輪典型結構比較 第二節(jié) 周速系數(shù)計算，葉道中粘氣體速度分布 第三節(jié) 葉輪中氣體流動特點及主要參數(shù)對性能的影響。 第四節(jié) 半開式與混流式葉輪第四章 固定元件（4學時）吸氣室無葉擴壓器，葉片擴壓器彎道，回流器，蝸殼第五章 相似理論及基應用（6學時） 第一節(jié) 流動相似的基礎知識，透平壓縮機的相似條件相似理論的應用相似?；O計性能換算第六章 離心壓縮機性能曲線與調節(jié)（6學時） 第一節(jié) 離心壓縮機的性能曲線，級數(shù)對性能的影響 第二節(jié) 壓縮機與管網(wǎng)聯(lián)合工作，喘振

5、 第三節(jié) 離心壓縮機的串聯(lián)與并聯(lián) 第三節(jié) 離心壓縮機調節(jié)第七章 實際氣體 第一節(jié) 實際氣體的P-V-T關系，實際混合體的混合法則。 第二節(jié) 實際氣體的熱力學性質 第三節(jié) 實際氣體的熱力學過程第八章 三元流動基礎共計課內34學時，試驗2學時課程的教學要求及輔助教學環(huán)節(jié)：第一章：氣體流動的基本概念教學要求：掌握歐拉方程二種形式。物理意義，適用條件掌握級（包括葉輪）及固定元件中的能量方程及伯努利方程式的不同形式和物理意義。不同效率定義。及物理意義靜參數(shù)和滯止參數(shù)，沿流道的變化規(guī)律，能熟練地運用能量方程。伯努利方程等計算級中各主要截面上的氣功與熱力參數(shù)。流量系數(shù)。能量頭系數(shù)的概念，軸向渦概念。輔助教學

6、環(huán)節(jié)：看離心壓縮機模型，增加對離心壓縮機中元件的觀性認識。軸向渦小試驗習題及思考題，以及小測驗，解答 第二章：級中能量損失 教學要求：（1）、了解級中氣體流動過程中所產(chǎn)生的流動損失：摩擦、分離、二次流及尾跡損失產(chǎn)生的機理。（2）、Recr.Men,Mmax的基本概念（3）掌握離心壓縮機級性能試驗（Qin-.Qin-pot Qin-Ni）（4）旋轉脫離，喘振。滯止流量的概念。（5）一般梳齒密封的基本工作原理，以及計算漏氣及輪阻損失方法。輔助教學環(huán)節(jié)：級學生看離心壓縮機葉輪中內部流場的實測圖片習題及思考題第三章：葉輪教學要求：掌握反作用度與滑移系數(shù)的概念使學生對不同型式葉輪在作功能力（hth）.效

7、率及工況范圍之間有一個辯認來選擇葉輪的型式。同時對各種型式葉輪的特點有一個完整的認識。了解葉輪的進口截面。出口截面氣流的運動規(guī)律，初步了解葉道中無粘氣體的速度分布規(guī)律。了解周速系數(shù)的概念。掌握周速系數(shù)的計算輔助教學環(huán)節(jié)：看各種樣本，擴大對離心壓縮機以及各種不同型式的葉輪的觀性認識看葉輪模型以及解葉輪型式和結構參數(shù)作習題及思考題第四章：固定元件教學要求：（1）掌握氣體在固定元件、吸氣室、擴壓器（無葉、有葉）彎道，回流器及蝸殼中的氣流運動規(guī)律。（2）流道型線或結構尺寸變化時對氣體流動損失的影響。輔助教學環(huán)節(jié)作習題及思考題；第五章：相似理論及其應用教學要求：（1）理解何為流動相似。相似準則。（決定性

8、相似準則，和非決定性相似準則）（2）掌握離心壓縮機相似條件（重點在K=K，Mu=Mu）.（3）掌握如何應用相似理解決C.C設計及試驗過程中的實際問題，（相似?；O計，滿足相似條件下性能換算，不滿足相似條件下，似性能換算）。輔助教學環(huán)節(jié)思考題和習題第六章：離心壓縮機的性能曲線和調節(jié)教學要求；級數(shù)、轉數(shù)對壓縮機性能曲線的影響壓縮機與管網(wǎng)聯(lián)合工作的平衡工況瞇與變工況的概念離心壓縮機串、并聯(lián)特性曲線的變化趨勢離心壓縮機的喘振與防止離心壓縮機的變工況調節(jié)原理輔助教學環(huán)節(jié)思考題及習題第七章、實際氣體教學要求；實際氣全的P-U、T關系與理想氣體 狀態(tài)方程偏離的原因。對比態(tài)原理，實際混合氣體的混合法則。實際氣

9、體的I,s.Cp與理想氣體的I,s.Cp主要差異。實際氣體的熱力學過程與理想氣體的異同。實際氣體熱力過程的計算輔助環(huán)節(jié)：思考題透平壓縮機原理教學大綱（軸流式部分）課程的性質、目的與任務：（一）課程的性質與對象 本課程系流體機械專業(yè)學生必修的專業(yè)課題之一，通過本課程學習使學生了解軸流式壓縮機的基本工作原理，熱力空氣動力設計計算方法，為今后完成畢業(yè)設計及從事壓縮機事業(yè)打下良好的基礎。（二）課程的基本要求：掌握軸流壓縮機的基本工作原理掌握軸流壓縮機各特性參數(shù)對級性能的影響了解軸流壓縮機設計計算的基本方法（三）課程與其他課程的聯(lián)系與分工： 本課程以工程熱力學，機械原理，理論力學，流體力學為基礎的專業(yè)技

10、術課。并與離心式壓縮機配合進行，為以后選修課相銜接，為這方面的畢業(yè)設計打下良好基礎。主要內容：概述分類軸流式壓縮機典型產(chǎn)品結構軸流式壓縮機發(fā)展概況熱力學基礎氣體狀態(tài)方程式穩(wěn)定流動的能量方程式熱力學第一定律方程式伯努利方程式混合氣體、濕空氣氣體動力學基礎連續(xù)性方程式理想流體的運動微分方程渦度速度環(huán)理動量方程與動量矩方程氣動力函數(shù)相似理論基元級概述流量、流量系數(shù)能量頭、能量頭系數(shù)反應度與預扭氣體繞流葉柵的氣動力方程基元級的效率葉柵設計及實驗數(shù)據(jù)翼型及葉柵參數(shù)按孤立翼型吹風實驗數(shù)據(jù)方法設計葉柵按平面葉柵吹風實驗數(shù)據(jù)方法設計葉柵按平面葉柵吹風數(shù)據(jù)的翼葉造型葉柵中的損失馬赫數(shù)和雷諾數(shù)的限制葉柵負荷或擴壓

11、變限制超音速葉柵級的理論簡化三元流動設計徑向平衡方程式等環(huán)理級等環(huán)理級設計中的某些問題等反應度等值功的級等am的級強迫渦流級一般設計規(guī)律多級壓縮機設計計算（平面葉柵法）通流部分形式多級壓縮機工作特點主要參數(shù)選擇亞音速軸流式壓縮機氣動力計算（平面葉柵法）多級壓縮機設計計算（模擬級法）軸流式壓縮機氣流相似條件單級模型試驗數(shù)據(jù)簡介某些結構參數(shù)對壓縮機特性的影響亞音速軸流式壓縮機級模型法計算軸流式壓縮機特性軸流式壓縮機特性線壓縮機的不穩(wěn)定工況阻塞、旋轉失速和喘震多級軸流式壓縮機的喘震及防止方法軸流式壓縮機的通用特性線課程的教學要求各章內容的重點及深廣度概述重點為軸流式壓縮機在國民經(jīng)濟的作用。共筒圖、壓

12、縮機分類熱力學基礎復習熱力學應用的一些基本概念氣體動力學基礎復習氣體動力學應用到的一些方程的基本概念基元級重點為基元級的概念、各特性參數(shù)的意義。不同反應度級（=0：5，=1：0）的比較，葉柵舉力產(chǎn)生的機理。葉柵設計及實驗數(shù)據(jù)重點為葉柵實驗的正常特性線及額定特性線的來由及應用，氣流參數(shù)與葉柵幾何參數(shù)的關系，葉柵損失的物理現(xiàn)象。級的理論筒化三元流動設計重點為怎樣簡化三元流動。為何要保證徑向平衡，幾種典型流型的特點。特別是等環(huán)。等反慶度及等am 級。流型與幾何制造型的關系。多級壓縮機設計計算（平面葉柵法）重點為多級壓縮機工作特點。通流部分形式。平面葉柵法計算的特點及主要步驟。多級壓縮機設計計算法（模

13、擬級法）重點為模型的設計方法特點及某些結構參數(shù)對級特性的影響軸流壓縮機特性重點為壓縮機變工況特性、阻塞、旋轉失速和喘震的物理現(xiàn)象及防喘震方法。三、學時數(shù)安排：2學時2學時（自學為主）2學時（自學為主）3學時3學時2學時2學時2學時2學時總計20學時,試驗2學時離心式壓縮機課程設計教學大綱本課程的性質。目的及任務 離心式壓縮機課程設計是動力機械工程系流體機械專業(yè)高年級學生的必修課程，在完成離心式壓縮機原理課程教學基礎上，本課程進一步講述離心式壓縮機的熱力設計（內容包括壓縮機分段。段最佳壓力比的分配。設計參數(shù)的整理。主要氣動參數(shù)及幾何尺寸的確定，方案設計，逐漸詳細計算及流道圖的繪制等）。同時在教師

14、指導下，每個學生應獨立完成一臺離心式壓縮機的熱力與氣動設計說算并繪制流道圖。 本課程的目的是使學生掌握離心式壓縮機的一般計算方法。、了解設計過程。通過方案設計，和逐級計算使學生對壓縮機參數(shù)選擇。參數(shù)匹配。參數(shù)迭代計算法等有一定認識。從而鞏固。加深了已學的透平壓縮機原理基礎。所以離心式壓縮機課程設計是理論聯(lián)系實際培養(yǎng)學生獨立分的問題、解決問題能力的極為重要的環(huán)節(jié)。課程各章節(jié)的主要內容和學時第一部分。以講課方式（課內6學時） 第一節(jié)：中間冷卻與分類 第二節(jié)：熱力設計 第三節(jié)：氣動參數(shù)和主要幾何尺寸的確定原則第二部分：學生在教師指導下獨立完成（36學時） 第一階段：由設計任務書整理設計參數(shù)，作方案設計作方案比較（12學時） 第二階段：逐漸計算（16學時） 第三階段：畫制流道示意圖（4學時） 第四階段：整理課程設計計算書。寫心得體會（4學時）課程的教學要求及輔助教學環(huán)節(jié) 第一部分：課內教學的要求：第一節(jié)：（1）要求學生認識中間冷卻次數(shù)與節(jié)省功的辨證關系從而正確理解和掌握最佳分段數(shù)的確定。 （2）要求學生了解最佳壓力的分配原則。計算方法。通過最終設計。使學生體會到壓力分配要綜合分析單從總耗功最小原則考慮是不全面的。第一節(jié)：要求掌握方案設計中主要參數(shù)的選擇及調整（ Do/D2.D1/D2.1A.沖角1。等確定原則，與做功能力，與損失的關系。葉輪進口部分的設計，輪殼直徑d的