流體機(jī)械原理課程安排

1、PAGE PAGE 9流體機(jī)械原理課程教學(xué)大綱適用對(duì)象： 1）能源與動(dòng)力工程學(xué)院：熱能與動(dòng)力工程專業(yè)；核工程與核技術(shù)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(xué)院：建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)。先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)。使用教材及參考書：教 材：徐忠，離心壓縮機(jī)原理（第三版），北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998。李超俊，余文龍，軸流壓縮機(jī)原理與氣動(dòng)設(shè)計(jì)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998。參考書：朱報(bào)禎，郭濤，離心壓縮機(jī)，西安：西安交通大學(xué)出版社，1999。 常鴻壽，離心式制冷壓縮機(jī)，北京：機(jī)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(zhì)、目的及任務(wù)流體機(jī)械原理是能源與動(dòng)力工程學(xué)院流體機(jī)械專業(yè)高年級(jí)學(xué)生的專業(yè)必修課程，也是上述相關(guān)專業(yè)的必修或選修課程。課程的主要任務(wù)是給學(xué)生講授離心式和軸流式壓縮機(jī)的基本工作原理，包括氣體在壓縮機(jī)中流動(dòng)的基本方程和基本概念，能量損失的機(jī)理及分析，葉輪和固定元件，壓縮機(jī)的流動(dòng)相似，壓縮機(jī)的性能曲線與調(diào)節(jié)，壓縮機(jī)熱力設(shè)計(jì)等。另外，將實(shí)際氣體和三元流動(dòng)基礎(chǔ)作為機(jī)動(dòng)或選學(xué)內(nèi)容。本門課程教學(xué)的目的和要求可分為三個(gè)層次?；疽?/p>

3、求是培養(yǎng)學(xué)生掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，第二個(gè)層次是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)到具體專業(yè)知識(shí)背后具有共性的東西：即正確的思維方法及獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，最高層次是啟發(fā)學(xué)生具有創(chuàng)新意識(shí)，并懂得創(chuàng)新是為了更好地解決問題而不是標(biāo)新立異，應(yīng)能夠腳踏實(shí)地地從小的改進(jìn)做起。課程各章節(jié)的主要內(nèi)容和學(xué)時(shí)：氣體流動(dòng)的基本方程和基本概念（10學(xué)時(shí)） 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(jí)總耗功和總功率 級(jí)中氣體狀態(tài)參數(shù)變化。級(jí)效率 流量和流量系數(shù)，能量頭和能里頭系數(shù)。第二章 級(jí)中能量損失（4學(xué)時(shí)） 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(duì)流動(dòng)損失的影響 第四節(jié)

4、 級(jí)性能曲線，密封的工作原理 第五節(jié) 內(nèi)漏氣損失及輪阻損失系數(shù)的計(jì)算附 實(shí)驗(yàn)：離心壓縮機(jī)級(jí)性能試驗(yàn)第三章 葉 輪 （4學(xué)時(shí)） 第一節(jié) 葉輪分類，葉輪典型結(jié)構(gòu)比較 第二節(jié) 周速系數(shù)計(jì)算，葉道中粘氣體速度分布 第三節(jié) 葉輪中氣體流動(dòng)特點(diǎn)及主要參數(shù)對(duì)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(xué)時(shí)）吸氣室無葉擴(kuò)壓器，葉片擴(kuò)壓器彎道，回流器，蝸殼第五章 相似理論及基應(yīng)用（6學(xué)時(shí)） 第一節(jié) 流動(dòng)相似的基礎(chǔ)知識(shí)，透平壓縮機(jī)的相似條件相似理論的應(yīng)用相似?；O(shè)計(jì)性能換算第六章 離心壓縮機(jī)性能曲線與調(diào)節(jié)（6學(xué)時(shí)） 第一節(jié) 離心壓縮機(jī)的性能曲線，級(jí)數(shù)對(duì)性能的影響 第二節(jié) 壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合工作，喘振

5、 第三節(jié) 離心壓縮機(jī)的串聯(lián)與并聯(lián) 第三節(jié) 離心壓縮機(jī)調(diào)節(jié)第七章 實(shí)際氣體 第一節(jié) 實(shí)際氣體的P-V-T關(guān)系，實(shí)際混合體的混合法則。 第二節(jié) 實(shí)際氣體的熱力學(xué)性質(zhì) 第三節(jié) 實(shí)際氣體的熱力學(xué)過程第八章 三元流動(dòng)基礎(chǔ)共計(jì)課內(nèi)34學(xué)時(shí)，試驗(yàn)2學(xué)時(shí)課程的教學(xué)要求及輔助教學(xué)環(huán)節(jié)：第一章：氣體流動(dòng)的基本概念教學(xué)要求：掌握歐拉方程二種形式。物理意義，適用條件掌握級(jí)（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(yùn)用能量方程。伯努利方程等計(jì)算級(jí)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(xué)

6、環(huán)節(jié)：看離心壓縮機(jī)模型，增加對(duì)離心壓縮機(jī)中元件的觀性認(rèn)識(shí)。軸向渦小試驗(yàn)習(xí)題及思考題，以及小測(cè)驗(yàn)，解答 第二章：級(jí)中能量損失 教學(xué)要求：（1）、了解級(jí)中氣體流動(dòng)過程中所產(chǎn)生的流動(dòng)損失：摩擦、分離、二次流及尾跡損失產(chǎn)生的機(jī)理。（2）、Recr.Men,Mmax的基本概念（3）掌握離心壓縮機(jī)級(jí)性能試驗(yàn)（Qin-.Qin-pot Qin-Ni）（4）旋轉(zhuǎn)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(jì)算漏氣及輪阻損失方法。輔助教學(xué)環(huán)節(jié)：級(jí)學(xué)生看離心壓縮機(jī)葉輪中內(nèi)部流場(chǎng)的實(shí)測(cè)圖片習(xí)題及思考題第三章：葉輪教學(xué)要求：掌握反作用度與滑移系數(shù)的概念使學(xué)生對(duì)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(gè)辯認(rèn)來選擇葉輪的型式。同時(shí)對(duì)各種型式葉輪的特點(diǎn)有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)。了解葉輪的進(jìn)口截面。出口截面氣流的運(yùn)動(dòng)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(jì)算輔助教學(xué)環(huán)節(jié)：看各種樣本，擴(kuò)大對(duì)離心壓縮機(jī)以及各種不同型式的葉輪的觀性認(rèn)識(shí)看葉輪模型以及解葉輪型式和結(jié)構(gòu)參數(shù)作習(xí)題及思考題第四章：固定元件教學(xué)要求：（1）掌握氣體在固定元件、吸氣室、擴(kuò)壓器（無葉、有葉）彎道，回流器及蝸殼中的氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（2）流道型線或結(jié)構(gòu)尺寸變化時(shí)對(duì)氣體流動(dòng)損失的影響。輔助教學(xué)環(huán)節(jié)作習(xí)題及思考題；第五章：相似理論及其應(yīng)用教學(xué)要求：（1）理解何為流動(dòng)相似。相似準(zhǔn)則。（決定性

8、相似準(zhǔn)則，和非決定性相似準(zhǔn)則）（2）掌握離心壓縮機(jī)相似條件（重點(diǎn)在K=K，Mu=Mu）.（3）掌握如何應(yīng)用相似理解決C.C設(shè)計(jì)及試驗(yàn)過程中的實(shí)際問題，（相似?；O(shè)計(jì)，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(xué)環(huán)節(jié)思考題和習(xí)題第六章：離心壓縮機(jī)的性能曲線和調(diào)節(jié)教學(xué)要求；級(jí)數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)壓縮機(jī)性能曲線的影響壓縮機(jī)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(jī)串、并聯(lián)特性曲線的變化趨勢(shì)離心壓縮機(jī)的喘振與防止離心壓縮機(jī)的變工況調(diào)節(jié)原理輔助教學(xué)環(huán)節(jié)思考題及習(xí)題第七章、實(shí)際氣體教學(xué)要求；實(shí)際氣全的P-U、T關(guān)系與理想氣體 狀態(tài)方程偏離的原因。對(duì)比態(tài)原理，實(shí)際混合氣體的混合法則。實(shí)際氣

9、體的I,s.Cp與理想氣體的I,s.Cp主要差異。實(shí)際氣體的熱力學(xué)過程與理想氣體的異同。實(shí)際氣體熱力過程的計(jì)算輔助環(huán)節(jié)：思考題透平壓縮機(jī)原理教學(xué)大綱（軸流式部分）課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)：（一）課程的性質(zhì)與對(duì)象 本課程系流體機(jī)械專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)課題之一，通過本課程學(xué)習(xí)使學(xué)生了解軸流式壓縮機(jī)的基本工作原理，熱力空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算方法，為今后完成畢業(yè)設(shè)計(jì)及從事壓縮機(jī)事業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。（二）課程的基本要求：掌握軸流壓縮機(jī)的基本工作原理掌握軸流壓縮機(jī)各特性參數(shù)對(duì)級(jí)性能的影響了解軸流壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)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(xué)，機(jī)械原理，理論力學(xué)，流體力學(xué)為基礎(chǔ)的專業(yè)技

10、術(shù)課。并與離心式壓縮機(jī)配合進(jìn)行，為以后選修課相銜接，為這方面的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。主要內(nèi)容：概述分類軸流式壓縮機(jī)典型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)軸流式壓縮機(jī)發(fā)展概況熱力學(xué)基礎(chǔ)氣體狀態(tài)方程式穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程式熱力學(xué)第一定律方程式伯努利方程式混合氣體、濕空氣氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)連續(xù)性方程式理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程渦度速度環(huán)理動(dòng)量方程與動(dòng)量矩方程氣動(dòng)力函數(shù)相似理論基元級(jí)概述流量、流量系數(shù)能量頭、能量頭系數(shù)反應(yīng)度與預(yù)扭氣體繞流葉柵的氣動(dòng)力方程基元級(jí)的效率葉柵設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)翼型及葉柵參數(shù)按孤立翼型吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方法設(shè)計(jì)葉柵按平面葉柵吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方法設(shè)計(jì)葉柵按平面葉柵吹風(fēng)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(fù)荷或擴(kuò)壓

11、變限制超音速葉柵級(jí)的理論簡(jiǎn)化三元流動(dòng)設(shè)計(jì)徑向平衡方程式等環(huán)理級(jí)等環(huán)理級(jí)設(shè)計(jì)中的某些問題等反應(yīng)度等值功的級(jí)等am的級(jí)強(qiáng)迫渦流級(jí)一般設(shè)計(jì)規(guī)律多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算（平面葉柵法）通流部分形式多級(jí)壓縮機(jī)工作特點(diǎn)主要參數(shù)選擇亞音速軸流式壓縮機(jī)氣動(dòng)力計(jì)算（平面葉柵法）多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算（模擬級(jí)法）軸流式壓縮機(jī)氣流相似條件單級(jí)模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介某些結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)壓縮機(jī)特性的影響亞音速軸流式壓縮機(jī)級(jí)模型法計(jì)算軸流式壓縮機(jī)特性軸流式壓縮機(jī)特性線壓縮機(jī)的不穩(wěn)定工況阻塞、旋轉(zhuǎn)失速和喘震多級(jí)軸流式壓縮機(jī)的喘震及防止方法軸流式壓縮機(jī)的通用特性線課程的教學(xué)要求各章內(nèi)容的重點(diǎn)及深廣度概述重點(diǎn)為軸流式壓縮機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的作用。共筒圖、壓

12、縮機(jī)分類熱力學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)熱力學(xué)應(yīng)用的一些基本概念氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)氣體動(dòng)力學(xué)應(yīng)用到的一些方程的基本概念基元級(jí)重點(diǎn)為基元級(jí)的概念、各特性參數(shù)的意義。不同反應(yīng)度級(jí)（=0：5，=1：0）的比較，葉柵舉力產(chǎn)生的機(jī)理。葉柵設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重點(diǎn)為葉柵實(shí)驗(yàn)的正常特性線及額定特性線的來由及應(yīng)用，氣流參數(shù)與葉柵幾何參數(shù)的關(guān)系，葉柵損失的物理現(xiàn)象。級(jí)的理論筒化三元流動(dòng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)為怎樣簡(jiǎn)化三元流動(dòng)。為何要保證徑向平衡，幾種典型流型的特點(diǎn)。特別是等環(huán)。等反慶度及等am 級(jí)。流型與幾何制造型的關(guān)系。多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算（平面葉柵法）重點(diǎn)為多級(jí)壓縮機(jī)工作特點(diǎn)。通流部分形式。平面葉柵法計(jì)算的特點(diǎn)及主要步驟。多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算法（模

13、擬級(jí)法）重點(diǎn)為模型的設(shè)計(jì)方法特點(diǎn)及某些結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)級(jí)特性的影響軸流壓縮機(jī)特性重點(diǎn)為壓縮機(jī)變工況特性、阻塞、旋轉(zhuǎn)失速和喘震的物理現(xiàn)象及防喘震方法。三、學(xué)時(shí)數(shù)安排：2學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)（自學(xué)為主）2學(xué)時(shí)（自學(xué)為主）3學(xué)時(shí)3學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)總計(jì)20學(xué)時(shí),試驗(yàn)2學(xué)時(shí)離心式壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱本課程的性質(zhì)。目的及任務(wù) 離心式壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)是動(dòng)力機(jī)械工程系流體機(jī)械專業(yè)高年級(jí)學(xué)生的必修課程，在完成離心式壓縮機(jī)原理課程教學(xué)基礎(chǔ)上，本課程進(jìn)一步講述離心式壓縮機(jī)的熱力設(shè)計(jì)（內(nèi)容包括壓縮機(jī)分段。段最佳壓力比的分配。設(shè)計(jì)參數(shù)的整理。主要?dú)鈩?dòng)參數(shù)及幾何尺寸的確定，方案設(shè)計(jì)，逐漸詳細(xì)計(jì)算及流道圖的繪制等）。同時(shí)在教師

14、指導(dǎo)下，每個(gè)學(xué)生應(yīng)獨(dú)立完成一臺(tái)離心式壓縮機(jī)的熱力與氣動(dòng)設(shè)計(jì)說算并繪制流道圖。 本課程的目的是使學(xué)生掌握離心式壓縮機(jī)的一般計(jì)算方法。、了解設(shè)計(jì)過程。通過方案設(shè)計(jì)，和逐級(jí)計(jì)算使學(xué)生對(duì)壓縮機(jī)參數(shù)選擇。參數(shù)匹配。參數(shù)迭代計(jì)算法等有一定認(rèn)識(shí)。從而鞏固。加深了已學(xué)的透平壓縮機(jī)原理基礎(chǔ)。所以離心式壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)是理論聯(lián)系實(shí)際培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)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(nèi)容和學(xué)時(shí)第一部分。以講課方式（課內(nèi)6學(xué)時(shí)） 第一節(jié)：中間冷卻與分類 第二節(jié)：熱力設(shè)計(jì) 第三節(jié)：氣動(dòng)參數(shù)和主要幾何尺寸的確定原則第二部分：學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成（36學(xué)時(shí)） 第一階段：由設(shè)計(jì)任務(wù)書整理設(shè)計(jì)參數(shù)，作方案設(shè)計(jì)作方案比較（12學(xué)時(shí)） 第二階段：逐漸計(jì)算（16學(xué)時(shí)） 第三階段：畫制流道示意圖（4學(xué)時(shí)） 第四階段：整理課程設(shè)計(jì)計(jì)算書。寫心得體會(huì)（4學(xué)時(shí)）課程的教學(xué)要求及輔助教學(xué)環(huán)節(jié) 第一部分：課內(nèi)教學(xué)的要求：第一節(jié)：（1）要求學(xué)生認(rèn)識(shí)中間冷卻次數(shù)與節(jié)省功的辨證關(guān)系從而正確理解和掌握最佳分段數(shù)的確定。 （2）要求學(xué)生了解最佳壓力的分配原則。計(jì)算方法。通過最終設(shè)計(jì)。使學(xué)生體會(huì)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(shè)計(jì)中主要參數(shù)的選擇及調(diào)整（ Do/D2.D1/D2.1A.沖角1。等確定原則，與做功能力，與損失的關(guān)系。葉輪進(jìn)口部分的設(shè)計(jì)，輪殼直徑d的