“流体机械原理”课程教学大纲

“流体机械原理”课程教学大纲英文名称：PrinciplesofFluidMachinery课程编码：ENP00016学时：64（含课内实验学时8）学分：3.5适用对象：能源动力系统与自动化专业本科生先修课程：高等数学、大学物理、理论力学、计算方法、流体力学、工程热力学使用教材及参考书：1．徐忠。离心式压缩机原理（修订版）。机械工业出版社，1990年。2．李超俊，余文龙。轴流压缩机原理与气动设计。机械工业出版社，1987年。3．Β.Ф.РИС著，朱报祯等译。离心压缩机械。机械工业出版社，1986年。4．朱报祯，郭涛。离心压缩机。西安交通大学出版社，1989年。5．常鸿寿。离心式制冷压缩机。机械工业出版社，1990年。6．王尚锦。离心压缩机三元流动理论及应用。西安交通大学出版社，1991年。7．AWhitfield,N.C.Baines.DesignofradialTurbomachines.NewYork：LongmanScientific&Technical,1996.8．NACumpsty.CompressorAerodynamics.NewYork：LongmanScientific&Technical,1998.9．张克危。流体机械原理。机械工业出版社，2000年。一、课程性质、目的和任务流体机械原理是能源与动力工程学院能源动力系统与自动化专业高年级学生的必修课程，必须在完成基础课程教学并完成部分专业基础课程流体力学、热力学的基础上进行教学。本课程也是将来从事流体机械设计、制造、运行、研究开发和管理等工作的高级人才的必修课程。课程的主要任务首先是给学生讲授离心式和轴流式压缩机原理的基本知识，即：气体在透平压缩机中流动的基本方程和基本概念；能量损失的机理及分析；气体在叶轮和固定元件中的流动规律；透平压缩机相似理论基础、相似准则及其在相似设计及性能相似换算中的应用；压缩机级和整机的性能曲线及其调节原理；压缩机的串联与并联；等等。其次，在教学中要着重引导学生灵活运用已学到的基础知识、专业基础知识来解决专业课程中的实际问题，并结合国内外相关研究的最新进展和设计、应用的实例，对学生的工程实践观念有所培养，对创新意识有所启迪。通过本课程的教学，使学生能掌握透平压缩机原理方面的基本理论知识，掌握气动热力参数的计算方法以及进行压缩机性能试验的基本技能，为后续专业课学习打下基础。同时，通过专业知识的学习，培养学生严谨求实的科学态度，正确的思维方法，综合运用所学知识分析和解决实际工程问题的能力，并培养学生具有初步的创新精神。二、教学基本要求（1）掌握透平压缩机的基本工作原理。（2）掌握透平压缩机主要参数对性能的影响。（3）掌握透平压缩机设计计算的基本方法。（4）掌握透平压缩机性能相似换算的基本方法。（5）掌握透平压缩机的基本的运行与调节方法。（6）具有比较正确的思维方法、基本的工程观点和初步的创新意识。三、教学内容及要求第一章：气体流动的基本概念和基本方程教学要求：（1）掌握离心压缩机主要通流部件的结构形式和主要作用。（2）掌握贯穿整个教材的基本假定，掌握速度三角形在离心叶轮流动分析中的正确应用。（3）掌握几个基本方程的不同形式、物理意义和使用条件以及如何在各通流部件中正确应用。（4）掌握不同压缩过程的物理概念和相应的分析与计算。（5）掌握不同效率的定义、物理意义及应用。（6）掌握热力参数沿流道的变化规律，能熟练地计算级中各主要截面上的气动与热力参数。（7）掌握轴向涡流及周速系数、流量系数的概念。（8）掌握关于流量的基本概念，包括流量（工况）范围、喘振流量和滞止流量等。辅助教学环节：（1）观看离心压缩机模型，增加对离心压缩机中各部件的感性认识。（2）轴向涡小试验。（3）习题、思考题以及解答。第二章：级中能量损失教学要求：（1）了解级中气体流动过程中所产生的流动损失：摩擦、分离、二次流及尾迹损失产生的机理、位置和减少损失的基本措施。（2）掌握临界雷诺数、临界及最大马赫数等基本概念。（3）掌握离心压缩机级性能曲线（Qin-，Qin-pol，Qin-Ni）的形状和特点。εη（4）了解各种常用密封的形式和特点，掌握一般梳齿密封的基本工作原理，以及计算漏气损失及轮阻损失的方法。辅助教学环节：（1）学生看离心压缩机叶轮中内部流场的实验实测图片。（2）习题及思考题。第三章：叶轮教学要求：（1）掌握叶轮的各种结构形式、特点及对做功能力和性能的影响。（2）掌握叶轮效率的定义及周速系数的计算方法。（3）掌握叶轮主要参数对级性能的影响。（4）了解叶轮进、出口截面气流的运动规律，初步了解叶道中无粘气体的速度分布规律。辅助教学环节：（1）看各种结构形式透平压缩机产品样本，扩大对离心压缩机以及各种不同型式的叶轮的感性认识。（2）观看离心叶轮模型以了解不同叶轮型式和结构。（3）习题及思考题。第四章：固定元件教学要求：（1）掌握各种固定元件的特殊结构。（2）掌握气体在吸气室、扩压器（无叶和有叶）、弯道、回流器及蜗壳中的气流运动规律。（3）掌握各固定元件中热力参数的计算。（4）了解各固定元件中的主要损失及结构尺寸变化时对气体流动损失的影响。辅助教学环节（1）看模型和图片图纸，加深对结构的了解。（2）习题及思考题。第五章：相似理论及其应用教学要求：（1）掌握流动相似概念和相似准则（决定性相似准则和非决定性相似准则）。（2）掌握离心压缩机流动相似则性能相似的概念及离心压缩机的相似条件。（3）掌握离心压缩机流动相似的结果。（4）掌握离心压缩机相似模化设计的基本方法。（5）掌握产品与模型之间性能相似换算的基本思路及方法。辅助教学环节思考题和习题第六章：离心压缩机的性能曲线和调节教学要求：（1）了解离心压缩机整机性能曲线的几种形式及特点，掌握级数和转数对性能曲线的影响。（2）了解管网及其阻力曲线的概念及类型。（3）掌握离心压缩机与管网联合工作的基本知识。（4）掌握离心压缩机串联和并联的工作原理和分析方法。（5）了解离心压缩机的喘振机理与防治措施。（6）掌握离心压缩机的基本调节方法和调节原理。辅助教学环节思考题及习题第七章轴流压缩机概述，基元级的基本概念教学要求：（1）了解轴流式压缩机在国民经济中的作用（2）掌握轴流压缩机的基本通流结构、压缩机分类（3）掌握基元级的概念、各特性参数的意义（4）掌握不同反应度级（=0.5，=1.0）的不同特点及相互比较ΩΩ（5）掌握叶栅举力产生的机理辅助教学环节：思考题及习题第八章叶栅设计及实验数据教学要求：（1）掌握叶栅实验的正常特性线及额定特性线的来由及应用（2）掌握气流参数与叶栅几何参数的关系（3）掌握叶栅损失的物理现象辅助教学环节：思考题及习题第九章级的理论,流动简化及三元流动设计教学要求：（1）掌握怎样简化三元流动，为何要保证径向平衡，几种典型流型的特点（2）掌握等环量、等反作用度及等α的叶片扭曲规律（3）掌握流型与几何造型的关系辅助教学环节：思考题及习题第十章多级轴流压缩机设计计算教学要求：（1）掌握多级压缩机工作特点（2）掌握通流部分形式（3）掌握平面叶栅法计算的特点及主要步骤辅助教学环节：思考题及习题第十一章轴流压缩机特性教学要求：（1）掌握压缩机变工况特性、阻塞、旋转失速和喘振的物理现象（2）掌握防喘振方法辅助教学环节：思考题及习题四、实践环节（1）实验：透平压缩机性能实验，8学时五、课内学时分配大纲制定者：祁大同闻苏平大纲审定者：张楚华章内容参考学时1绪论及气体流动的基本概念82级中能量损失43叶轮84固定元件45相似理论及其应用66离心压缩机性能曲线与调节67轴流压缩机概述及基本工作原理68叶栅设计及实验数据29级的理论，流动筒化及三元流动设计610多级轴流压缩机设计计算411轴流压缩机特性212透平压缩机性能实验8大纲批准者：大纲校对者：