1、1Scenario:The assignment requires students to have the following capabilities to investigate the flow of real fluids and hydraulic machines and and describe the operating principles of water turbines and pumps.具体模板格式见课业 2 打印模板Task1:某 厂 铺 设 一 条 长 500m 的 输 水 管 道 ， 若 流 量 Q=6L/s,水 温 为 15 ， 管 径 D=120mm，
2、假 设 铺 设 的 是 钢管 （ k=0.25mm） ， (1)试 验 表 明 ， 用 量 纲 分 析 的 方 法 确 定 雷 诺 数 的 表 达 式 求 沿 程 水 头 损 失 。（ 3a,3b,3d）The factory have a water pipe ,the length of the pipe is 500 metres.The flow of the pipe is 6L/s,the temperature of the water is 15,the diameter of the pipe is 120mm,if the material of pipe is steel
3、(absolute roughness is 0.25mm).(1)Reynolds number is found with dimensional analysis.critical velocity of flow。(it was shown that the critical velocity is related to the diameter d,density and kinetic viscosity .)(这一问大家直接复制过去就行了，不用改动）（2） What is the head losses in pipeline flow.（这一问大家需要改数据，然后代入公式计算）
4、 （1.改长度，5001000 之间，2.改流量 5-10 之间。3.改管径 100-130 之间，可以 50 变动一次 4.改温度（15-20 度之间，不同温度运动粘度时不一样的。5.同时改长度和流量。6.同时改管径和温度。每个宿舍一种，个人之间不能一样）班 长 下 分 到 宿 舍 ， 宿 舍 组 长 下 分 到 每 个 人解：Functional form of critical velocity),(dfcrEquations of exponential form 321aacrkEquation of dimension 3121031001 )()()( aaacr MTLMLT2
5、Write out the equation 321:LT320:aMThe results: 1,132Led theresults into equations of exponential form :dkcrBecause if kReSo dkcrkReThe Reynolds number: d(2)相 对 粗 糙 度 (Relative roughness): （ 需 要 大 家 改 数 据 ）028.15.dK流 速 (Flow velocity): smAQ/3.04362t=15 时 ， 水 的 运 动 粘 度 (kinematic viscosity of the wat
6、er when t=15 ) =0.0115cm2/sRe= （ 不 同 温 度 下 水 的 粘 度 见 课 本 第 六 页20530.d表 1-3）所 以 流 态 为 紊 流 。 So flow forms is turbulent .用 莫 迪 图 查 值 。 当 ， Re= 时 ， 查 得 =0.0265( Found the form 028.dK53043Moody diagram when ， Re= ): =0.0265028.dK534mgdlhf .1.91.526.0Task2: Describe viscous drag on bluff bodies in words
7、and photos.（中文版已经给大家，大家翻译成英文就行了） （每宿舍一种，但是翻译过来的不能一样，词可以改一改）班 长 下 分 到 宿 舍 ， 宿 舍 组 长 下 分到 每 个 人1.流体绕圆柱时，绕流阻力既与摩擦阻力有关又与形状阻力有关，在低雷诺数时，主要为摩擦阻力，阻力系数与雷诺数有关。在高雷诺数时，主要为形状阻力。2.流体绕曲面很大的物体运动时绕流阻力既与摩擦阻力有关又与形状阻力有关，在低雷诺数时，主要为摩擦阻力，阻力系数与雷诺数有关。在高雷诺数时，主要为形状阻力。3.4流体绕曲面很大的物体运动时，绕流阻力既与摩擦阻力有关又与形状阻力有关，在低雷诺数时，主要为摩擦阻力，阻力系数与雷
8、诺数有关。在高雷诺数时，主要为形状阻力。4.空气绕汽车运动，绕流阻力既与摩擦阻力有关又与形状阻力有关，在低雷诺数时，主要为摩擦阻力，阻力系数与雷诺数有关。在高雷诺数时，主要为形状阻力。5.球体在空气中运动，绕流阻力既与摩擦阻力有关又与形状阻力有关，在低雷诺数时，主要为摩擦阻力，阻力系数与雷诺数有关。在高雷诺数时，主要为形状阻力。6.5图片为卡门涡街，是由于流体绕圆柱运动，绕流阻力既与摩擦阻力有关又与形状阻力有关，在低雷诺数时，主要为摩擦阻力，阻力系数与雷诺数有关。在高雷诺数时，主要为形状阻力。7.图片为卡门涡街，是由于流体绕圆柱运动，绕流阻力既与摩擦阻力有关又与形状阻力有关，在低雷诺数时，主要
9、为摩擦阻力，阻力系数与雷诺数有关。在高雷诺数时，主要为形状阻力。8.球体在空气中运动，绕流阻力既与摩擦阻力有关又与形状阻力有关，在低雷诺数时，主要为摩擦阻力，阻力系数与雷诺数有关。在高雷诺数时，主要为形状阻力。69.图片为水绕曲率很大的物体运动，在流速很小的时候，附面层没有发生分离，此时的绕流阻力为摩擦阻力。当流速增大到一定值后，附面层发生分离，此时的绕流阻力既与摩擦阻力有关，又与形状阻力有关。10.球体在空气中运动，绕流阻力既与摩擦阻力有关又与形状阻力有关，在低雷诺数时，主要为摩擦阻力，阻力系数与雷诺数有关。在高雷诺数时，主要为形状阻力。Task3:有 一 转 速 为 1480r/min 的
10、 水 泵 ， 理 论 流 量 Q=0.0833m3/s,叶 轮 外 径 D2=360mm,叶 轮 出 口 有 效 面 积 A=0.023m2,叶 片 抽 口 安 装 角 2=30 ， 试 作 出 口 速 度 三 角 形 。 假设 流 体 进 入 叶 片 前 没 有 预 旋 运 动 ， 即 Cu1=0,试 计 算 泵 的 理 论 压 头 HT .转 速 选 择（ 960、 1000、 1100、 1200、 1400、 1480） 流 量 选 择（ 0.0833-0.0955 之 间 ） 叶 轮 外 径 （ 360 或 450） 之 间 ， 叶 片出 口 安 装 角 度 选 择 30 或 者 4
11、5 。 （ 需 要 大 家 改 数 据 ， 具 体数 值 按 照 给 大 家 的 选 择 。 然 后 带 入 公 式 计 算 以 下 就 行 了 。 图（ a ） R e 1（ b ） R e = 1 0（ c ） R e = 6 0 （ d ） R e = 1 0 07大 家 不 需 要 再 画 ， 把 这 个 图 直 接 复 制 过 去 就 行 了 ） 每 个 宿 舍固 定 一 个 转 速 ， 然 后 1.两 个 人 选 择 叶 轮 外 径 不 一 样 2.两 个人 选 择 叶 片 安 装 角 度 不 一 样 3.另 外 两 个 选 择 不 同 的 流 量 。 班长 下 分 到 宿 舍 ，
12、 宿 舍 组 长 下 分 到 每 个 人These is a water pump,speed is 1480r/min,the flow of the pipe Q is 0.0833m3/s,outside diameter D2 of is 360mm,the outlet area of impeller A is 0.023m2,setting angles of impeller 2 is 30 .what is geometric figure of exit velocity.if Cu1=0,what is the theoretically head of the wate
13、r pump.解 C2r= m/s2.63.0AQu2= 8.7.01486Dn出口速度三角形为(Geometric figure of exit velocity)： HT = 5.618.27).38.2791)30cot(8.91222 （uCuCgruTask4:Describe the operating principles of water turbines or pumps in words and photos.（中文已经给大家了，大家翻译一下就行了。每个宿舍一种）班 长 下 分 到 宿 舍 ， 宿 舍 组 长 下 分 到 每 个 人离心式水泵工作原理:开泵前,吸入管和泵内必
14、须充满液体。开泵后，叶轮高速旋转，其中的液体随着叶片一起旋转，在离心力的作用下，飞离叶轮向外射出，射出的液体在泵壳扩散室内速度逐渐变慢，压力逐渐增加，然后从泵出口，排出管流出。此时，在叶片中心处由于液体被甩向周围而形成既没有空气又没有液体的真空低压区，液池中的液体在池面大气压的作用下，经吸入管流入泵内，液体就是这样连续不断地从液池中被抽吸上来又连续不断地从排出管流出。离心式风机的工作原理：离心式风机主要由叶轮、蜗壳、进气箱、集流器（即进风口） 、扩压器、导流器（或叶片调整挡板） 、轴及轴承等部件组成。其中叶轮则由叶片、前盘、后盘及轮毂所构成。当风机的叶轮被电动机经轴带动旋转时，8充满叶片之间的
15、气体在叶片的推动下随之高速转动，使气体获得大量能量，在惯性高心力的作用下，甩往叶轮外缘，气体的压能和动能增加后，从蜗形外壳流出，叶轮中部则形成负压，在大气压力作用下源源不断吸入气体予以补充。1离心式泵与风机工作原理 离心式泵与风机的工作原理是，叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流 体通过叶轮后，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。离心式泵与风机最简单的结构型式所示。叶轮1装在一个螺旋形的外壳内，当叶轮旋转时，流体轴向流人，然后转 90进入叶轮流道并径向流出。叶轮连续旋转，在叶轮人口处不断形成真空，从而使流体连续不断地被泵吸人和排出。 2轴流式泵与风机工作原理 轴流式泵与
16、风机的工作原理是，旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量，升高其压能和动能，其结构如图所示。叶轮1安装在圆筒形( 风机为圆锥形)泵壳 3 内，当叶轮旋转时，流体轴向流人，在叶片叶道内获得能量后，沿轴向流出。轴流式泵与风机适用于大流量、低压力，电厂中常用作循环水泵及送引风机。 3往复泵工作原理 现以活塞式为例来说明其工作原理，如图所示。 活塞泵主要由活塞1在泵缸2 内作往复运动来吸人和排除液体。当活塞 l 开始自极左端位置向右移动时，工作室3的容积逐渐扩大，室内压力降低，流体顶开吸水阀 4，进入活塞 1 所让出的空间，直至活塞1移动到极右端为止，此过程为泵的吸水过程。当活塞1从右端开始向左端移动时，
17、充满泵的流体受挤压，将吸水阀 4 关闭，并打开压水阀5而排出，此过程称为泵的压水过程。活塞不断往复运动，泵的吸水与压水过程就连续不断地交替进行。此泵适用于小流量、高压力，电厂中常用作加药泵。 4齿轮泵工作原理 齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，齿轮 l(主动轮) 固定在主动轴上，轴的一端伸出壳外由原动机驱动，另一个齿轮 2(从动轮) 装在另一个轴上，齿轮旋转时，液体沿吸油管 3 进入到吸人空间，沿上下壳壁被两个齿轮分别挤压到排出空间汇合(齿与齿啮合前) ，然后进入压油管4排出。 95螺杆泵工作原理 螺杆泵是一种利用螺杆相互啮合来吸人和排出液体的回转式泵。螺杆泵的转子由主动螺杆 1(可以是一根，也可
18、有两根或三根)和从动螺杆 2 组成。主动螺杆与从动螺杆做相反方向转动，螺纹相互啮合，流体从吸人口进入，被螺旋轴向前推进增压至排出口。此泵适用于高压力、小流量。电厂中常用作输送轴承润滑油及汽轮机调速器用油的油泵。 6喷射泵工作原理 如左图所示，将高压的工作流体7，由压力管送人工作喷嘴 6，经喷嘴后压能变成高速动能，将喷嘴外围的液体(或气体 )带走。此时因喷嘴出口形成高速使扩散室 2 的喉部吸人室5造成真空，从而使被抽吸流体8不断进入与工作流体7 混合，然后通过扩散室将压力稍升高输送出去。由于工作流体连续喷射，吸人室继续保持真空，于是得以不断地抽吸和排出流体。 7水环式真空泵工作原理 如上右图为水
19、环式真空泵的装置结构图。圆柱形泵缸2 内注入一定量的水，星形叶轮1偏心地装在泵缸内，当叶轮旋转时，水受离心力作用被甩向四周而形成一个相对于叶轮为偏心的封闭水环。被抽吸的气体沿吸气管7 及接头5 由吸气孔 3 进入水环与叶轮之间的空间，右边月牙形部分，由于叶轮的旋转，这个空间容积由小逐渐增大，因而产生真空抽吸气体。随着叶轮的旋转，气体进入左边月牙形部分。因叶轮是偏心旋转的，此空间逐渐缩小，气体逐渐受到压缩升压，气与水便由排气孔4经接头 6沿排气管 8 进入水箱 9中，自动分离后再由放气管12放出。废弃的水和空气一起被排到水箱里。General Notes to students: Word pr
20、ocess the report. Use 12 point Times New Roman script. The general expectation of layout is that each written assignments should be typed or computer-printed with A4 size sheets. Leave adequate space for 1.5 spaced and 3cm margins to allow space for markers comments. Use a butterfly or treasury tag
21、to keep the pages of your work together. Include Arabic page numbers. Complete the cover sheet and sign the statement of authenticity. Use the Harvard referencing system. Take great care that if you use other peoples work or ideas in your assignment, you properly reference them in your text and any
22、bibliography. (If you 10are caught plagiarising, you could have your grade reduced to zero, or at worst, you could be excluded from the course) Check carefully the submission date and the instructions given with the assignment. Late assignments will not be accepted. If you are unable to hand in your assignment on time and have valid reasons such as illness, you may apply (in writing) for an extension. Added Notes: The deadline for submitting assignment is 10/11/2011, 4 PM at Teaching Office . Return date for marked work: 20/11/2011.
