1、流體力學(xué)流體力學(xué)在在日常生活日常生活或生產(chǎn)實(shí)或生產(chǎn)實(shí)踐中的踐中的中中的的應(yīng)用應(yīng)用水泵水泵小組成員：何承洋（組長(zhǎng)）、何杰、鄧佳欣、郭炳成、孫滔、汪哲人、楊焰鑫、馮禹天、劉浩、楊均德、朱濤引引言言 生活中吹瓶子的時(shí)候，如果嘴一直貼著瓶口，隨著瓶中酒的減少，瓶子內(nèi)部和大氣形成壓強(qiáng)差，這一負(fù)壓阻止了啤酒流出，也就是大氣壓組織了啤酒流出，使得吹瓶子的速度減慢。而怎樣才能解決這個(gè)問題呢？我們?cè)谄靠诓逡桓埽哑孔雍痛髿饴?lián)通，消除了這一負(fù)壓，使得啤酒更容易流出。這一事例中，負(fù)壓阻止了啤酒流出，相反的，水泵正是利用了這一原理，利用負(fù)壓作用于液體。目錄目錄1.水泵原理2.水力計(jì)算3.與虹吸管的對(duì)比和聯(lián)系1（2

2、）水泵原理概述水泵是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送的液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。衡量水泵性能的技術(shù)參數(shù)有流量、吸程、揚(yáng)程、軸功率、水功率、效率等。根據(jù)不同的工作原理可分為容積水泵、葉片泵等類型。容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量，而葉片泵是利用回轉(zhuǎn)葉片與水的相互作用來傳遞能量，有離心泵、軸流泵和混流泵等類型。容積式泵：利用工作腔容積周期變化來輸送液體。葉片泵：利用葉片和液體相互作用來輸送液體。水泵原理水泵原理1離心泵的工作原理在打開水泵后，葉輪在泵

3、體內(nèi)做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（打開水泵前要使泵體內(nèi)充滿液體），泵體內(nèi)的液體隨著葉輪一塊轉(zhuǎn)動(dòng)。在離心力的作用下液體在出口處被葉輪甩出，甩出的液體在泵體擴(kuò)散室內(nèi)速度逐漸變慢。液體被甩出后，葉輪中心處形成真空低壓區(qū)（負(fù)壓），液池中的液體在外界大氣壓的作用下，經(jīng)吸入管流入水泵內(nèi)。泵體擴(kuò)散室的容積是一定的，隨著被甩出液體的增加，壓力也逐漸增加，最后從水泵的出口被排出。液體就這樣連續(xù)不斷地從液池中被吸上來，然后又連續(xù)不斷地從水泵出口被排出去。水泵原理水泵原理2理想水泵（離心泵）揚(yáng)程基本表達(dá)式：首先引入幾點(diǎn)假設(shè)1.一維流動(dòng)假定；2.恒定流假定；3.理想流體假定（無粘性）。液流分析：液體質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入葉輪后做復(fù)合圓周運(yùn)動(dòng)，分

4、為牽連運(yùn)動(dòng)（圓周）和相對(duì)運(yùn)動(dòng)。通過動(dòng)量矩定理可推導(dǎo)出：水力計(jì)算水力計(jì)算22、離心泵的一般特點(diǎn)（1）減小進(jìn)水角將獲得正值揚(yáng)程，水流垂直流入葉輪可提高揚(yáng)程（因?yàn)榇藭r(shí)第二項(xiàng)為零）。（2）理論揚(yáng)程與出口圓周速度有關(guān)，提高轉(zhuǎn)速、增加葉輪直徑以提高揚(yáng)程（因?yàn)閳A周速度有如下公式 ）（3）由于葉輪進(jìn)口不可能形成絕對(duì)真空，因此離心泵吸水高度不能超過10米，加上水流經(jīng)吸水管路帶來的沿程損失，實(shí)際允許安裝高度（水泵軸線距吸入水面的高度）遠(yuǎn)小于10米，若安裝過高則不吸水。此外，由于山區(qū)比平原大氣壓力低，因此同一臺(tái)水泵在山區(qū)（特別是在高山區(qū)）安裝時(shí)，其安裝高度應(yīng)降低，否則也不能吸上水來。水力計(jì)算水力計(jì)算64Dnu2由理

5、論表達(dá)式繪出理論曲線：對(duì)于管路特性曲線，可以通過對(duì)最簡(jiǎn)單的裝置進(jìn)行推導(dǎo)，得到易由此繪出管路特性曲線。管路特性曲線是表示實(shí)現(xiàn)流體輸運(yùn)所需的動(dòng)力與流量之間的關(guān)系曲線。將管路特性曲線以及水泵特性曲線同繪于一張圖中，進(jìn)行比對(duì)。分析：對(duì)于一個(gè)確定的管路流量而言，水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程與管路所需動(dòng)力會(huì)有不匹配的情況。對(duì)于兩曲線的交點(diǎn)W，即為最高效最不浪費(fèi)的工況點(diǎn)。H/mQ管路特性曲線水泵特性曲線W水力計(jì)算水力計(jì)算2當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用過程中，流量是自由按需調(diào)控的。在這種情況下，亦可由特性曲線分析水泵工況。工況點(diǎn)指的是對(duì)應(yīng)某個(gè)時(shí)刻水泵的實(shí)際參數(shù)點(diǎn)。右圖中M點(diǎn)為最優(yōu)點(diǎn)。小于工況點(diǎn)K點(diǎn)：水泵提供的動(dòng)力大于管路所需動(dòng)力，故多余

6、能量將提高流速，流量增加，工況點(diǎn)右移至M點(diǎn)；大于工況點(diǎn)D點(diǎn)：水泵提供的動(dòng)力小于管路所需動(dòng)力，故缺少能量限制流量，工況點(diǎn)左移至M點(diǎn)。水力計(jì)算水力計(jì)算Q2小結(jié)：管路水力計(jì)算中，水泵作為從外界輸入能量的裝置，在生活中的應(yīng)用非常重要。水泵的重要參數(shù)包括揚(yáng)程以及功率及效率。理想的情況是揚(yáng)程足夠高，功率大、效率高。水泵的揚(yáng)程水力計(jì)算通常采用特性曲線的方法。提高揚(yáng)程可通過加大轉(zhuǎn)動(dòng)功率、垂直入流等方式。提高水泵工作效率可通過減少損耗的方式，如減小葉輪外徑，加以軸向力平衡軸承阻力等方式。本部分只對(duì)水泵的水力計(jì)算做了簡(jiǎn)單的分析，引入了一些假設(shè)條件，但從定性的角度來講，能夠更好地深入了解水泵的水力計(jì)算分析方法。水力

7、計(jì)算水力計(jì)算3虹吸（syphonage）：利用液面高度差的作用力現(xiàn)象，將液體充滿一根倒U形的管狀結(jié)構(gòu)后，把開口高的一端置于裝滿液體的容器中，容器內(nèi)的液體會(huì)持續(xù)通過虹吸管從開口于更低的位置流出。虹吸管內(nèi)壓強(qiáng)之間產(chǎn)生壓差，水將能夠由上游通過虹吸管流向下游。虹吸的實(shí)質(zhì)是因?yàn)橹亓头肿娱g粘聚力而產(chǎn)生。裝置中管內(nèi)最高點(diǎn)液體在重力作用下往低位管口處移動(dòng)，在U型管內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，導(dǎo)致高位管口的液體被吸進(jìn)最高點(diǎn)，從而使液體源源不斷地流入低位置容器。與虹吸管的對(duì)比和聯(lián)系與虹吸管的對(duì)比和聯(lián)系3原理：將管內(nèi)空氣排出，在管內(nèi)形成一定真空，使作用在上游水面的大氣壓強(qiáng)與虹吸管內(nèi)壓強(qiáng)之間產(chǎn)生壓強(qiáng)差，水將能夠由上游通過虹吸管流向下游。與水泵主要聯(lián)系：同：都是在管內(nèi)形成真空，通過大氣壓與管內(nèi)氣壓壓差使得水上升；異：虹吸管常用于上游自由液面高于下游自由液面