版权所有 翻录必究学号,042052008
叶片式流体机械机械电子工程谢鹏导师：朱祖超（教授）
版权所有 翻录必究一、流体力学二、流体机械概论三、叶片式流体机械版权所有 翻录必究一、流体力学
流体力学研究的是流体的平衡和运动规律，
是流体机械的基础内容。
流体力学包括两个基本部分：研究流体平衡规律 —— 流体静力学；研究流体运动规律 —— 流体动力学。重点讨论流体动力学。
重点介绍理想流体的微细流体恒定流动时的伯努利方程。
版权所有 翻录必究如下图所示为一股微细流的流线各点上的几何高度、压强、速度的关系。假定流体是不可压缩性的理想流体，作恒定流动。
版权所有 翻录必究根据理想流体运动微分方程式（又称欧拉运动微分方程式）：
…… （ 1）
…… （ 2）
…… （ 3）
将式（ 1）、（ 2）、（ 3）分别乘以 dx,dy,dz，然后将这三个式相加。先看相加之后式的左端：由于讨论的是恒定流，所以版权所有 翻录必究同时考虑到在流线各点上均有这样的关系,dx/ux=dy/uy=dz/uz,
于是得,uxdux+uyduy+uzduz=d(ux2+uy2+uz2);
而合速度 u与三个坐标轴上的分速度之间的关系是：
u2=(ux2+uy2+uz2),所以 d(ux2+uy2+uz2)/2=d(u2)/2。
再看三式相加之后式的右端：
如果流体的质量力只是重力，则,X=0,Y=0,Z=0。
所以 Xdx+Ydy+Zdz=-gdz；由于是恒定流，
所以压强的全微分于是，三式相加之后式的右端为,-gdz-dp/ρ;
所以得,d( u2)/2=-gdz-dp/ρ
对于非压缩性流体,ρ=常数，于是可写成 d(gz+p/ρ+ u2/2)=0,
积分后得,gz+p/ρ+ u2/2=常数,又流体重度 =ρg，
将上式两端除以重力加速度 g，得：
版权所有 翻录必究由于上式中的三项之和对于流线上的任何点都是常数，因此，对于上图两个位置 1和 2上的流体质点：
这就是不可压缩性的理想流体微细流作恒定流动时的伯努利方程。
版权所有 翻录必究二、流体机械概论
1、什么是流体机械
流体机械的种类和品种十分繁多，在工程上，乃至日常生活中，几乎随处可见。那么，是不是有流体参与工作的机械装置都是流体机械？
答案是否定的。例如，一台水泵是流体机械，可是一个闸门，虽然有的也是庞然大物，却不能称之谓流体机械；一台锅炉，虽然也是大型装置，工作中又离不开水、蒸汽等流体物质，加热过程中还包含有能 量交换过程，可它是一个热能动力装置，也不属于流体机械的范畴。
可以这样说，流体（液体或气体）介质（或称工质）和机械构件（如叶轮、活塞等），在个别情况下则是与另一工作流体，在一个共容的 特定腔室或空间里，通过相互间的作用与反作用，实现机械功 -能量的交换、传转的机械装置称为流体机械。
按照此概念范畴，汽轮机、燃气轮机、内燃机等机械的工作，虽然也有与流体机械类似的作用过程，但它们是以热能与机械能的转换为主,不属于流体机械的范畴，而是属于热力发动机的一类动力机械。
版权所有 翻录必究
2,流体机械的分类根据不同的原则，流体机械可以有不同的分类：
（ 1）按不同的作用机理分类
叶片式（也称动力式）流体机械它包括离心泵、轴流泵等各种叶片式泵、反击式水轮机、通风机、压缩机等各种风机，也包括液力传动机械等等。其基本特点是工作过程借助于叶轮的作用来实现。
容积式流体机械它包括各类液、气介质的往复式泵和转子泵、液气动马达、
压缩机、液压缸筒、气缸等。它们的工作过程均通过“工作容积”的作用来实现。
其它作用机理流体机械包括射流泵、液环泵、旋涡泵、部分流泵、冲击式水轮机等，
具有与叶片式和容积式不同作用机理的流体机械。
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（ 2）按不同的流体形态分类
可分为液体介质和气体介质两类流体机械。液体和气体统称为流体。
这两类机械由于介质密度相差悬殊，因此在单位功率体积比上也相差很大，同时在介质密封的方法和具体机构上也大有差别。
（ 3）按工作中是否考虑流体的可压缩性分类可分为不压缩和可压缩两类流体机械。各种液体介质机械和工作压力较低的通风机均属不压缩流体机械（因为水是最常见和最常用的不可压缩流体，这类流体机械也常称作“水力机械”）；工作压力较高的鼓风机、压缩机等气体介质机械，包括叶片式和容积式的均属可压缩流体机械。
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（ 4）按机械的作用功能分类
工作机械类它包括叶片式和容积式的泵、风机、压缩机等，其特点是吸收原动机提供的机械功量，输出高能量的流体（高压、高速流动的流 体）。
动力机类它包括水轮机、液动或气动马达、缸筒，以及涡轮动力机，乃至风力发电的风车也属此类机械。其特点是利用输入的流体机械能
（位能、压力能、动能），通过机械的转换而输出机械功量（以 转速和转矩形式输出）。
动力传动类这是一类特殊的流体机械，用来作为机械动力的传输、变换装置使用，包括液力传动机械、液压传动机械及气压传动机械三大类。
（ 5）按流体运动特点分类可分为有压流动类和无压流动类。
版权所有 翻录必究二、叶片式流体机械
叶片式流体机械是一个庞大的流体机械家族，也是整个流体机械学科的重点所在。这类机械的共同特点是借助于叶轮的叶片与流体介质间的相互作用而工作，实现机械功量与流体机械能量见的传转。
在叶片式流体机械中，我们按液体介质和气体介质两大类分别加以讨论。
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1、液体介质叶片式流体机械简介在以液体为介质的叶片式流体机械中，根据液体机械能与叶轮上的机械功量间传转特点的不同，有叶片式泵、反击式水轮机及液力传动机械三大类。
（ 1）叶片式泵
叶片式泵包括各种离心泵、混流泵、轴流泵，其中有应用于核能发电、
火力发电等国民经济重要产业部门的高性能泵，更包括各行各业广泛使用，具有诸多不同特点的各类工业用泵、农业水利用泵和生活民用 的泵类产品。
泵类产品是一种工作机械，它们在功能传转形式上的共同特点是吸收动力机（电动机、内燃机等）所提供的转矩 —— 转速机械功量，并将其转化为以压力和流速形式体现的液体机械能，以完成输送液体或满 足其它生产流程所需或科学研究之用。
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（ 2）反击式水轮机
“反击式”意指水轮机的转轮是借助于通过转轮的水流对转轮的“反作用”力驱动的。
（ 3）液力传动机械液力传动机械既不是工作机械，也不是动力机械，而是一类动力传动机械。它有液力变矩器和液力偶合器两大类。
2、气体介质叶片式流体机械概况根据工作压力的不同，这类机械可分为三个档次：
通风机，风压在 14700Pa（ 1500mmH2O）以下；
鼓风机，风压在 14700~34300Pa
压缩机，风压大于 34300Pa（ 3500mmH2O）。
气体介质叶片式流体机械也有离心式和轴流式两大类，
此外也有混流式、横流式等一些形式。
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流体力学研究的是流体的平衡和运动规律，
是流体机械的基础内容。
流体力学包括两个基本部分：研究流体平衡规律 —— 流体静力学；研究流体运动规律 —— 流体动力学。重点讨论流体动力学。
重点介绍理想流体的微细流体恒定流动时的伯努利方程。
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…… （ 1）
…… （ 2）
…… （ 3）
将式（ 1）、（ 2）、（ 3）分别乘以 dx,dy,dz，然后将这三个式相加。先看相加之后式的左端：由于讨论的是恒定流，所以版权所有 翻录必究同时考虑到在流线各点上均有这样的关系,dx/ux=dy/uy=dz/uz,
于是得,uxdux+uyduy+uzduz=d(ux2+uy2+uz2);
而合速度 u与三个坐标轴上的分速度之间的关系是：
u2=(ux2+uy2+uz2),所以 d(ux2+uy2+uz2)/2=d(u2)/2。
再看三式相加之后式的右端：
如果流体的质量力只是重力，则,X=0,Y=0,Z=0。
所以 Xdx+Ydy+Zdz=-gdz；由于是恒定流，
所以压强的全微分于是，三式相加之后式的右端为,-gdz-dp/ρ;
所以得,d( u2)/2=-gdz-dp/ρ
对于非压缩性流体,ρ=常数，于是可写成 d(gz+p/ρ+ u2/2)=0,
积分后得,gz+p/ρ+ u2/2=常数,又流体重度 =ρg，
将上式两端除以重力加速度 g，得：
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这就是不可压缩性的理想流体微细流作恒定流动时的伯努利方程。
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1、什么是流体机械
流体机械的种类和品种十分繁多，在工程上，乃至日常生活中，几乎随处可见。那么，是不是有流体参与工作的机械装置都是流体机械？
答案是否定的。例如，一台水泵是流体机械，可是一个闸门，虽然有的也是庞然大物，却不能称之谓流体机械；一台锅炉，虽然也是大型装置，工作中又离不开水、蒸汽等流体物质，加热过程中还包含有能 量交换过程，可它是一个热能动力装置，也不属于流体机械的范畴。
可以这样说，流体（液体或气体）介质（或称工质）和机械构件（如叶轮、活塞等），在个别情况下则是与另一工作流体，在一个共容的 特定腔室或空间里，通过相互间的作用与反作用，实现机械功 -能量的交换、传转的机械装置称为流体机械。
按照此概念范畴，汽轮机、燃气轮机、内燃机等机械的工作，虽然也有与流体机械类似的作用过程，但它们是以热能与机械能的转换为主,不属于流体机械的范畴，而是属于热力发动机的一类动力机械。
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2,流体机械的分类根据不同的原则，流体机械可以有不同的分类：
（ 1）按不同的作用机理分类
叶片式（也称动力式）流体机械它包括离心泵、轴流泵等各种叶片式泵、反击式水轮机、通风机、压缩机等各种风机，也包括液力传动机械等等。其基本特点是工作过程借助于叶轮的作用来实现。
容积式流体机械它包括各类液、气介质的往复式泵和转子泵、液气动马达、
压缩机、液压缸筒、气缸等。它们的工作过程均通过“工作容积”的作用来实现。
其它作用机理流体机械包括射流泵、液环泵、旋涡泵、部分流泵、冲击式水轮机等，
具有与叶片式和容积式不同作用机理的流体机械。
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（ 2）按不同的流体形态分类
可分为液体介质和气体介质两类流体机械。液体和气体统称为流体。
这两类机械由于介质密度相差悬殊，因此在单位功率体积比上也相差很大，同时在介质密封的方法和具体机构上也大有差别。
（ 3）按工作中是否考虑流体的可压缩性分类可分为不压缩和可压缩两类流体机械。各种液体介质机械和工作压力较低的通风机均属不压缩流体机械（因为水是最常见和最常用的不可压缩流体，这类流体机械也常称作“水力机械”）；工作压力较高的鼓风机、压缩机等气体介质机械，包括叶片式和容积式的均属可压缩流体机械。
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（ 4）按机械的作用功能分类
工作机械类它包括叶片式和容积式的泵、风机、压缩机等，其特点是吸收原动机提供的机械功量，输出高能量的流体（高压、高速流动的流 体）。
动力机类它包括水轮机、液动或气动马达、缸筒，以及涡轮动力机，乃至风力发电的风车也属此类机械。其特点是利用输入的流体机械能
（位能、压力能、动能），通过机械的转换而输出机械功量（以 转速和转矩形式输出）。
动力传动类这是一类特殊的流体机械，用来作为机械动力的传输、变换装置使用，包括液力传动机械、液压传动机械及气压传动机械三大类。
（ 5）按流体运动特点分类可分为有压流动类和无压流动类。
版权所有 翻录必究二、叶片式流体机械
叶片式流体机械是一个庞大的流体机械家族，也是整个流体机械学科的重点所在。这类机械的共同特点是借助于叶轮的叶片与流体介质间的相互作用而工作，实现机械功量与流体机械能量见的传转。
在叶片式流体机械中，我们按液体介质和气体介质两大类分别加以讨论。
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1、液体介质叶片式流体机械简介在以液体为介质的叶片式流体机械中，根据液体机械能与叶轮上的机械功量间传转特点的不同，有叶片式泵、反击式水轮机及液力传动机械三大类。
（ 1）叶片式泵
叶片式泵包括各种离心泵、混流泵、轴流泵，其中有应用于核能发电、
火力发电等国民经济重要产业部门的高性能泵，更包括各行各业广泛使用，具有诸多不同特点的各类工业用泵、农业水利用泵和生活民用 的泵类产品。
泵类产品是一种工作机械，它们在功能传转形式上的共同特点是吸收动力机（电动机、内燃机等）所提供的转矩 —— 转速机械功量，并将其转化为以压力和流速形式体现的液体机械能，以完成输送液体或满 足其它生产流程所需或科学研究之用。
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（ 2）反击式水轮机
“反击式”意指水轮机的转轮是借助于通过转轮的水流对转轮的“反作用”力驱动的。
（ 3）液力传动机械液力传动机械既不是工作机械，也不是动力机械，而是一类动力传动机械。它有液力变矩器和液力偶合器两大类。
2、气体介质叶片式流体机械概况根据工作压力的不同，这类机械可分为三个档次：
通风机，风压在 14700Pa（ 1500mmH2O）以下；
鼓风机，风压在 14700~34300Pa
压缩机，风压大于 34300Pa（ 3500mmH2O）。
气体介质叶片式流体机械也有离心式和轴流式两大类，
此外也有混流式、横流式等一些形式。
