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1、這是四川大寶2013年整理的注冊(cè)暖通基礎(chǔ)考試公式大全,有興趣的同學(xué)可以按此格式繼續(xù)將剩余科目的公式整理共享,總結(jié)的過(guò)程也是學(xué)習(xí)的過(guò)程。傳熱學(xué)第1章 傳熱基本概念1、溫度梯度:,指向溫度升高的方向;2、傅立葉定律:熱流密度3、導(dǎo)熱系數(shù):4、熱擴(kuò)散系數(shù)(導(dǎo)溫系數(shù)):,表征物體被加熱或冷卻時(shí),物體溫度趨于均勻一致的能力。第2章 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱2.0 導(dǎo)熱方程與邊界條件1)導(dǎo)熱常微分方程:2)邊界條件:第一類:已知任意時(shí)刻物體邊界上的溫度值:;第二類:已知任意時(shí)刻物體邊界上的熱流密度:;第三類:已知邊界周圍物體的溫度和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),即;2.1 平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱1)第一類邊界條件:1、溫度分布:;2、熱流密度:;
2、3、熱流量:;4、多層平壁熱流密度:;2)第三類邊界條件:1、熱流密度:;2、多層平壁熱流密度:2.2 圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱1)第一類邊界條件:1、溫度分布:;2、熱流密度:;3、熱流量:;4、多層圓筒熱流密度:;2)第三類邊界條件:1、熱流密度:;2、多層圓筒熱流密度:2.3 臨界熱絕緣直徑單位管長(zhǎng)總熱阻:時(shí),有散熱作用;時(shí),有保溫作用;2.4 肋片傳熱1、溫度分布:,2、肋端溫度(過(guò)余溫度):;3、肋片表面散熱量:4、肋片效率:等截面直肋散熱影響因素增大表面換熱系數(shù)肋厚肋高肋的導(dǎo)熱系數(shù)5、界面接觸熱阻:第3章 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱1、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中的兩個(gè)準(zhǔn)則傅里葉準(zhǔn)則:。當(dāng)時(shí),過(guò)余溫度隨時(shí)間線性變化,瞬態(tài)溫
3、度變化進(jìn)行正常情況階段。畢渥準(zhǔn)則:,數(shù)值大小直接影響物體內(nèi)溫度分布情況。當(dāng),意味著對(duì)流換熱熱阻趨于0,壁表面溫度幾乎從開(kāi)始立即達(dá)到流體溫度;當(dāng),意味著物體導(dǎo)熱熱阻趨于0,溫度分布應(yīng)超于均勻一致。Bi準(zhǔn)則越小,內(nèi)部溫度越趨于一致。當(dāng)Bi<0.1時(shí),可近似認(rèn)為物體溫度是均勻一致的。2、集總參數(shù)法時(shí),可使用集總參數(shù)法時(shí)間常數(shù)(弛豫時(shí)間)當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),工程上可認(rèn)定導(dǎo)熱體已達(dá)到熱平衡狀態(tài)。3、滲透厚度:第4章 導(dǎo)熱問(wèn)題數(shù)值解非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題數(shù)值計(jì)算溫度-x溫度-時(shí)間限制顯式差分格式二階中心差分一階向前差分隱式差分格式二階中心差分一階向后差分無(wú)第二、三類邊界條件,采用顯式差分,穩(wěn)定條件為;采用隱式差分則
4、無(wú)穩(wěn)定條件。第5章 對(duì)流換熱5.0 對(duì)流換熱基本理論對(duì)流換熱既有對(duì)流,又有導(dǎo)熱,不是基本傳熱方式,確定及增強(qiáng)換熱的措施是對(duì)流換熱的核心問(wèn)題。基本公式為牛頓冷卻公式:牛頓冷卻公式:影響對(duì)流換熱系數(shù)的因素:流動(dòng)的起因流動(dòng)速度流體有無(wú)相變換熱面的幾何形狀、大小和位置流體的熱物理性質(zhì)確定對(duì)流換熱系數(shù)h函數(shù)關(guān)系式的方法:理論解法:理論解法(分析法)是在所建立的邊界層對(duì)流換熱微分方程組的基礎(chǔ)上,通過(guò)數(shù)學(xué)分析解法、積分近似解法、數(shù)值解法和比擬法求得對(duì)流換熱系數(shù)h的表達(dá)式。實(shí)驗(yàn)解法:相似原理或量綱分析法,將眾多的影響因素綜合成為數(shù)不多的無(wú)量綱準(zhǔn)則,通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得各準(zhǔn)則間的函數(shù)關(guān)系,再將函數(shù)關(guān)系推廣到與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相
5、似的實(shí)際現(xiàn)象中去。比擬法:比擬法是指通過(guò)研究動(dòng)量傳遞及熱量傳遞的共性或類似特性,以建立起表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與阻力系數(shù)間相互關(guān)系的方法。數(shù)值法:數(shù)值法是指通過(guò)數(shù)值計(jì)算的方法求解表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。5.1 邊界層對(duì)流傳熱理論流動(dòng)邊界層:壁面上流體速度為零,到接近流體主流速度的一流體層,厚度為,即流體速度為主流速度的0.99處,即。熱邊界層:過(guò)余溫度,壁溫,熱邊界層厚度為??烧J(rèn)為只有在熱邊界層有溫度變化,熱邊界層以外可視為等溫流動(dòng)區(qū)。熱邊界層厚度不一定等于流動(dòng)邊界層厚度。1)外掠平板層流換熱:普朗特?cái)?shù)邊界層厚度:局部摩擦系數(shù):平均摩擦系數(shù):局部換熱系數(shù):準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式:平均換熱系數(shù):準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式:定性溫度:,定型尺寸
6、為板長(zhǎng)、。2)外掠平板紊流換熱:局部摩擦系數(shù):準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式:準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式:適用范圍:、。定性溫度:,定型尺寸為板長(zhǎng)。5.2 對(duì)流換熱無(wú)量綱準(zhǔn)則及意義斯坦頓準(zhǔn)則:,反映紊流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和摩擦系數(shù)間關(guān)系,稱雷諾類比律。努謝爾特準(zhǔn)則:,數(shù)值大小反映了對(duì)流換熱的強(qiáng)弱。雷諾準(zhǔn)則:,反映流體流動(dòng)時(shí)慣性力與黏滯力的相對(duì)大小,反映流態(tài)對(duì)換換的影響。格拉曉夫準(zhǔn)則:,反映浮升力與黏滯力的相對(duì)大小,流體自由流動(dòng)狀態(tài)對(duì)換熱影響。普朗特準(zhǔn)則:,又稱物性準(zhǔn)則,反映了流體的動(dòng)量傳遞和熱量傳遞能力的相對(duì)大小。Pr值的大?。阂簯B(tài)金屬 < 水 < 油 。5.3 相似原理相似條件:同類現(xiàn)象,單值性條件相似,同名的已定準(zhǔn)則相
7、等。單值條件包括:幾何條件,物理?xiàng)l件,邊界條件,時(shí)間條件。5.4 常用相識(shí)準(zhǔn)則:1)無(wú)相變受迫穩(wěn)態(tài)對(duì)流換熱,若自然對(duì)流可忽略不計(jì):2)對(duì)于空氣,為常數(shù),無(wú)相變受迫穩(wěn)態(tài)對(duì)流換熱,則為:3)自然對(duì)流換熱:第6章 單相流體對(duì)流換熱6.1 管內(nèi)受迫對(duì)流換熱進(jìn)口段長(zhǎng)度:,流動(dòng)進(jìn)口段長(zhǎng)度大于熱進(jìn)口段長(zhǎng)度;,流動(dòng)進(jìn)口段長(zhǎng)度小于熱進(jìn)口段長(zhǎng)度;1)紊流換熱:關(guān)聯(lián)式:迪圖斯-貝爾特關(guān)聯(lián)式:非圓管當(dāng)量直徑:螺旋管修正系數(shù):氣體:液體:2)層流換熱:管子較長(zhǎng),不考慮自然對(duì)流的影響:3)粗糙管壁的換熱:管內(nèi)紊流換熱阻力損失:沿程阻力系數(shù)6.2 外掠圓管流動(dòng)換熱1)外掠單管,不發(fā)生脫體;,層流,脫體發(fā)生在;,紊流,脫體點(diǎn)
8、可推移到2)外掠管束管束換熱關(guān)聯(lián)式:后排管子傳熱系數(shù)高于前排管子換熱系數(shù)。6.3 自然對(duì)流換熱1)無(wú)限空間自然對(duì)流在常壁溫或常熱流邊界條件下當(dāng)達(dá)到旺盛紊流時(shí),局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)將保持不變,即與壁的高度無(wú)關(guān)。2)自然對(duì)流準(zhǔn)則關(guān)系式:自模化現(xiàn)象:自然對(duì)流紊流,準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式中常壁溫時(shí),常熱流時(shí),關(guān)聯(lián)式展開(kāi)后兩邊的定型尺寸可消去,表明自然對(duì)流紊流傳熱系數(shù)與定型尺寸無(wú)關(guān),這現(xiàn)象叫自?;F(xiàn)象。3)有限空間中的自然對(duì)流換熱封閉夾層空間換熱關(guān)聯(lián)式:有限空間自然對(duì)流換熱:(1)垂直夾層:出現(xiàn)環(huán)流,正常;>0.3,無(wú)環(huán)流,可按無(wú)限空間計(jì)算;兩壁溫差和高度都很小,使Gr<2000,則無(wú)流動(dòng),可按純導(dǎo)熱計(jì)算。
9、(2)水平夾層:此時(shí)自然對(duì)流只發(fā)生在熱面在下的情況。對(duì)氣體,Gr<1700時(shí)可按純導(dǎo)熱計(jì)算;Gr>1700后出現(xiàn)蜂窩狀分布的環(huán)流;Gr=50000后呈現(xiàn)無(wú)序的紊流。(3)傾斜夾層可作為判斷自由流動(dòng)影響程度的準(zhǔn)則,體現(xiàn)了浮升力與慣性力的相對(duì)大小。一般,當(dāng)0.1時(shí),則不能忽略自然對(duì)流的影響;當(dāng)10時(shí),則可按純自然對(duì)流處理。第7章 凝結(jié)與沸騰換熱凝結(jié)分為膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié)。層流膜狀凝結(jié)換熱();紊流膜狀凝結(jié)換熱();7.1 凝結(jié)換熱膜狀凝結(jié):能很好地潤(rùn)濕壁面。珠狀凝結(jié):傳熱在蒸氣與液珠表面及蒸氣與裸露的冷壁間進(jìn)行。珠狀比膜狀凝結(jié)的傳熱性能好。對(duì)水平管,一般均勻?qū)恿鳡顟B(tài)。對(duì)垂直壁,上部為層
10、流,隨膜液向下流動(dòng),Re增大,在Re>1800后轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳎麄€(gè)壁面的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)應(yīng)按加權(quán)平均計(jì)算。多根管的水平管束,上排的凝液會(huì)流到下排管上,使下排管凝液膜加厚,傳熱效果降低。影響膜狀凝結(jié)換熱因素:蒸氣中含微量不凝氣體,對(duì)換熱影響很大;含潤(rùn)滑油;Re數(shù)低時(shí),表面粗糙使膜增厚,傳熱性能降低。 增強(qiáng)凝結(jié)換熱措施措施:減薄凝液膜厚度,加速排液。1)垂直壁層流膜狀凝結(jié)理論平均傳熱系數(shù):修正平均傳熱系數(shù):凝結(jié)準(zhǔn)則:垂直管:;水平管:;凝結(jié)準(zhǔn)則為無(wú)量綱數(shù)群,也稱為修正準(zhǔn)則,其大小反映凝結(jié)換熱的強(qiáng)弱。2)垂直壁層紊流膜狀凝結(jié)3)水平管外壁水平管由于管徑較小,不會(huì)出現(xiàn)紊流膜狀凝結(jié),只有層流膜狀凝結(jié)
11、。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)下一層管比上一層管小。平均傳熱系數(shù):水平管簇冷凝器大多數(shù)由管束組成。一般用Nd代替上式的d。,當(dāng)時(shí),故橫管傳熱系數(shù)比豎管要大,故冷凝器都設(shè)計(jì)成臥式。7.2 沸騰換熱飽和沸騰過(guò)程:過(guò)熱度小,無(wú)沸騰,為自然對(duì)流換熱;過(guò)熱度升高,換熱強(qiáng)烈,稱核態(tài)沸騰;生成氣泡過(guò)多,開(kāi)始覆蓋加熱面形成氣膜,傳熱惡化,氣膜不容易開(kāi)裂,稱過(guò)渡沸騰(或膜態(tài)沸騰),持續(xù)到熱流密度為最小時(shí);形成穩(wěn)定的汽膜層,傳熱回升,稱穩(wěn)定膜態(tài)沸騰。形成氣泡核的基本動(dòng)力:沸騰溫差氣泡最小半徑:第8章 輻射傳熱8.1 熱輻射基本概念吸收、反射和透射:?jiǎn)紊椛洌汉隗w:;白體;透明體:把波長(zhǎng)在0.1100的電磁波稱為熱射線。它在介質(zhì)中
12、的傳播速度等于光速。在真空中可以傳播。凡溫度大于的物體都會(huì)發(fā)射熱射線。黑體:全吸收;白體:全反射;透明體:全透射。輻射強(qiáng)度,是指對(duì)某給定方向,在垂直于該方向的單位投影面積上,在單位時(shí)間、單位立體角內(nèi)所發(fā)射的全波長(zhǎng)能量,符號(hào)為,單位,也稱定向輻射強(qiáng)度。輻射力,是指物體在單位時(shí)間內(nèi)單位表面積向半球空間所發(fā)射的全波長(zhǎng)能量,以E表示,W/。黑體的單色輻射力隨溫度升高而增大,隨溫度升高最大單色輻射力向短波方向移動(dòng)。黑體輻射力,與絕對(duì)溫度四次方成正比,。設(shè)表面為漫輻射表面,則定向輻射強(qiáng)度與方向無(wú)關(guān)。在與法線成角方向的定向輻射力按余弦規(guī)律變化,法向的定向輻射力最大。實(shí)際物體的單色輻射力隨波長(zhǎng)和溫度的變化是不
13、規(guī)則的。發(fā)射率。實(shí)際物體在紅外波段內(nèi)可近似地作為灰體。在熱平衡條件下,物體的定向單色發(fā)射率等于它的定向單色吸收比。如果表面不僅是漫輻射,而且是灰體,則輻射性質(zhì)與方向、波長(zhǎng)都無(wú)關(guān),發(fā)射率等于吸收比。8.2 普朗克定律黑體單色發(fā)射力維恩位移定律:8.3 斯蒂芬-波爾茲曼定律黑體輻射常數(shù):黑體輻射系數(shù):8.4 蘭貝特余弦定律蘭貝特定律表述1:黑體表面具有漫反射性質(zhì),即:;蘭貝特定律表述2,即余弦定律:漫輻射表面,輻射力是任意方向輻射強(qiáng)度的倍。8.5 基爾霍夫定律實(shí)際物體的輻射力與同等溫度下黑體的輻射力之比稱為該物體的發(fā)射率(或黑度)。即灰體是指物體單色輻射能力與同溫度黑體單色輻射力隨波長(zhǎng)的變化曲線相
14、似,或單色發(fā)射率不隨波長(zhǎng)變化的物體。在熱平衡條件下,表面單色定向發(fā)射率等于它的單色定向吸收率。第9章 輻射換熱計(jì)算9.1 角系數(shù):角系數(shù):有兩個(gè)表面,編號(hào)為1和2,其間充滿透明介質(zhì),則表面1對(duì)表面2的角系數(shù)是表面1直接投射到表面2上的能量,占表面1輻射能量的百分比。角系數(shù)應(yīng)用的限制條件,即漫射面、等溫、物性均勻。角系數(shù)的性質(zhì):1)互換性:;2)完整性:3)分解性:三表面封閉系統(tǒng):無(wú)限長(zhǎng)表面角系數(shù):9.2 灰體面間的輻射傳熱投入輻射:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)投射到單位面積上的總輻射能,記為。有效輻射:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)離開(kāi)單位面積的總輻射能為該表面的有效輻射。包括了自身的發(fā)射輻射和反射輻射。有效輻射:稱為表面A的輻射
15、熱阻,又稱表面熱阻,表面發(fā)射率越大,表面熱阻越小,黑表面表面熱阻為0。組成封閉腔兩灰體表面輻射換熱計(jì)算:平行無(wú)限大灰體表面輻射換熱計(jì)算:空腔與內(nèi)包壁面表面輻射換熱計(jì)算:且值較大,上式化簡(jiǎn)為:9.3 氣體輻射1)氣體輻射的特點(diǎn):(1)氣體輻射和吸收具有明顯的選擇性;(2)氣體輻射和吸收在整個(gè)容器中進(jìn)行,強(qiáng)度逐漸減弱。2)氣體吸收定律氣體吸收定律也叫布格爾定律,即:氣體吸收與氣體性質(zhì)、壓力、溫度及射線波長(zhǎng)有關(guān)。負(fù)號(hào)表明輻射強(qiáng)度隨氣體層厚度增加而減弱。單色輻射強(qiáng)度穿過(guò)氣體層時(shí)按指數(shù)規(guī)律減弱。太陽(yáng)輻射能99%集中在0.2-3m范圍內(nèi)。通常希望在3m以下太陽(yáng)輻射的單色吸收比盡量大,3m以上的則盡量小。普
16、通玻璃可透過(guò)3m以下射線,3m以上的長(zhǎng)波基本不透過(guò),“溫室效應(yīng)”。3)氣體的發(fā)射率和吸收率氣體的發(fā)射率是表面的輻射特性,吸收率是容積的輻射特性。(1)氣體單色吸收率和發(fā)射率:(2)氣體的吸收率氣體輻射具有選擇性,不能當(dāng)灰體對(duì)待。影響氣體發(fā)射率的因素:氣體溫度;射線平均行程與氣體分壓的乘積;氣體分壓與氣體所處的總壓。第10章 傳熱和換熱器對(duì)數(shù)平均溫差:能效:換熱器的實(shí)際傳熱量與最大可能的傳熱量之比,反映了換熱器“冷熱流體進(jìn)口溫度差”的利用率。冷流體:熱流體:傳熱單元數(shù):沸騰和凝結(jié)時(shí),順流、逆流及其他所有流動(dòng)方式的都相同,為:37常見(jiàn)相識(shí)準(zhǔn)則數(shù)及其物理意義準(zhǔn)則名稱表達(dá)式物理意義傅立葉準(zhǔn)則非穩(wěn)態(tài)過(guò)程
17、無(wú)量綱時(shí)間,表征非穩(wěn)態(tài)過(guò)程進(jìn)行深度。畢渥準(zhǔn)則固體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻與界面上換熱熱阻之比,為固體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻。努謝爾特準(zhǔn)則表征壁面法向無(wú)量綱過(guò)余溫度梯度的大小,反映對(duì)流換熱的強(qiáng)弱。為流體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻。普朗特準(zhǔn)則又稱物性準(zhǔn)則,反映流體動(dòng)量傳遞能力與熱量傳遞能力的相對(duì)大小,表現(xiàn)對(duì)流物性對(duì)換熱影響。雷諾準(zhǔn)則表征流體受迫運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性力與粘性力的相對(duì)比值,其大小反映了流態(tài)對(duì)換熱影響。格拉曉夫準(zhǔn)則表征流體自然對(duì)流流動(dòng)時(shí)浮升力與粘性力的對(duì)比值,其大小反映了自然對(duì)流流態(tài)對(duì)換熱的影響。凝結(jié)準(zhǔn)則無(wú)量綱數(shù)群,也稱為修正準(zhǔn)則,其大小反映凝結(jié)換熱的強(qiáng)弱。斯坦登準(zhǔn)則一種修正數(shù),視為流體實(shí)際的換熱熱流密度與流體可傳遞的最大熱流密度之
18、比。J因子無(wú)量綱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)摩擦系數(shù)無(wú)量綱表面切應(yīng)力工程流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)(含流體力學(xué))3.1 流體力學(xué)基礎(chǔ)單位質(zhì)量力: 密度值:,牛頓內(nèi)摩擦定律:剪切力:,內(nèi)摩擦力:動(dòng)力粘度: 液體:T 氣體:T完全氣體狀態(tài)方程:壓縮系數(shù):膨脹系數(shù): 1、描述流體運(yùn)動(dòng)的方法:拉格朗日法(以單個(gè)質(zhì)點(diǎn)為對(duì)象):歐拉法是以流場(chǎng)為研究對(duì)象:時(shí)變加速度(當(dāng)?shù)丶铀俣龋簳r(shí)間變化引起的加速度;位變加速度(遷移加速度):空間變化引起的加速度;歐拉法(非恒定流):歐拉法(恒定流):2、恒定元流能量方程流線:連續(xù)性方程:流體能量方程(伯努利方程):位置水頭;:壓強(qiáng)水頭;:流速水頭;:測(cè)壓管水頭;:總水頭;實(shí)際流體能量方程:3、
19、恒定總流能量方程單位重量流體能量方程:動(dòng)能修正系數(shù):分布較均勻的流動(dòng),通常取。氣體能量方程:兩斷面高度相差不大時(shí):比托管測(cè)流速:4、恒定總流動(dòng)量方程: -動(dòng)量修正系數(shù)水垂直噴射平板受力:3.2 相似原理與因次分析1、相似原理幾何相似長(zhǎng)度比尺:面積比尺:體積比尺:運(yùn)動(dòng)相似:速度比尺:時(shí)間比尺:動(dòng)力相似:動(dòng)力相似是運(yùn)動(dòng)相似的保證慣性力(I):;粘性力(T):;重力(G):壓力(P):雷諾數(shù):;弗諾得數(shù):歐拉數(shù):3.3 流動(dòng)阻力和能量損失1、流動(dòng)阻力與能量損失管路能量損失:;沿程水頭損失:;局部水頭損失:;2、層流與紊流對(duì)于圓管:(d:直徑;R:水力半徑)層流:、紊流:、3、均勻流方程壁面切應(yīng)力:;
20、水力坡度:;4、圓管層流管內(nèi)流速分布:;最大流速:平均流速:;沿程損失:沿程阻力系數(shù):5、圓管紊流粘性切應(yīng)力(牛頓內(nèi)摩擦定律):;粘性力:;慣性切應(yīng)力(雷諾力):圓管紊流斷面流速分布是對(duì)數(shù)型的。6、沿程阻力的計(jì)算沿程阻力系數(shù)的變化:層流區(qū): 臨界過(guò)渡區(qū):紊流光滑區(qū):紊流過(guò)渡區(qū):紊流粗糙區(qū):7、非圓管的沿程損失水力半徑:圓管:;矩形:當(dāng)量直徑:8、局部損失突然擴(kuò)大管:突然縮小管:3.4 管路計(jì)算1、管路計(jì)算對(duì)于液體:管路阻抗:對(duì)于氣體:管路阻抗:水泵:輸入水頭:;最大真空高度:。2、管路串、并聯(lián)計(jì)算串聯(lián):流量:阻抗:并聯(lián):阻抗:;流量:;3、孔口管嘴管道流動(dòng)1)孔口流:出口流速:;流速系數(shù):(收
21、縮斷面處);收縮系數(shù):流量系數(shù):2)管嘴流:出口流速:;流速系數(shù):;收縮系數(shù):流量系數(shù):管嘴正常出流條件:結(jié)論:,4、明渠恒定流緩流:障礙物的影響能向上游傳播的明渠流動(dòng)形態(tài);急流:障礙物的影響不能向上游傳播的明渠流動(dòng)形態(tài)。1)梯形斷面水力要素:水面寬:;過(guò)水?dāng)嗝娣e:;濕周:;水力半徑:2)圓斷面水力要素:充滿角:;過(guò)水?dāng)嗝娣e:;濕周:;水力半徑:3)明渠均勻流的發(fā)生條件:恒定流,流量沿程不變;長(zhǎng)直渠道;順坡,坡度沿程不變;粗糙系數(shù)n沿程不變;沿程無(wú)局部干擾。明渠均勻流水力特征:沿程過(guò)流斷面的水深、流量、斷面平均流速、過(guò)流斷面平均流速均不變;渠底坡度與水利坡度相等,即J=i。4)謝才公式謝才公式
22、:曼寧公式:,n(粗糙系數(shù))流量:對(duì)于圓斷面:時(shí)有時(shí)有5)滲流孔隙率:滲流流速:,滲流重要特點(diǎn):;達(dá)西定律(滲流線性定律):,-滲流系數(shù)適用于的滲流6)潛水井(完全井)流量:;影響半徑:,7)集水廊單側(cè)單位寬度上的滲流量:總流量:3.5 特定流動(dòng)分析無(wú)旋流動(dòng):流場(chǎng)中各點(diǎn)旋轉(zhuǎn)角速度等于零的運(yùn)動(dòng),即流體微團(tuán)不繞自身軸旋轉(zhuǎn)。只有內(nèi)部不存在摩擦力的理想流體場(chǎng)才可能存在無(wú)旋流動(dòng)。無(wú)旋流動(dòng)的前提:速度勢(shì)函數(shù):全微分展開(kāi):拉普拉斯方程:對(duì)于不可壓縮的流體的平面流動(dòng),存在流函數(shù),與速度分量存在以下關(guān)系:不可壓縮流體平面無(wú)旋流動(dòng)的流函數(shù),滿足拉普拉斯方程,也是調(diào)和函數(shù)。滿足拉普拉斯方程的函數(shù)稱為調(diào)和函數(shù)。不可壓
23、縮流體勢(shì)流的速度函數(shù),是坐標(biāo)x、y、z的調(diào)和函數(shù)。而拉普拉斯方程本身,就是不可壓縮流體無(wú)旋流動(dòng)的連續(xù)性方程。無(wú)旋和有勢(shì)互為充分必要條件。一切不可壓縮流體的平面流動(dòng),無(wú)論是有旋流動(dòng)還是無(wú)旋流動(dòng)都存在流函數(shù),但只有無(wú)旋流動(dòng)才存在勢(shì)函數(shù)。平面勢(shì)流的流函數(shù)和勢(shì)函數(shù)互為共軛函數(shù)。流函數(shù)等值線(即流線)和勢(shì)函數(shù)等值線(簡(jiǎn)稱等勢(shì)線)正交。3.6 氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)聲速:絕熱指數(shù):(i-分子自由度,空氣i=1.4)氣體常數(shù):(n-分子量,空氣n=29)馬赫數(shù):斷面A與氣流速度v的關(guān)系:,故增速則壓降,降速則壓升噴管和擴(kuò)壓管流速變化與截面變化的關(guān)系:3.7 泵與風(fēng)機(jī)1、泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線:流量-揚(yáng)程:;流量-軸功率
24、:;流量-設(shè)備本身效率:;2、泵與風(fēng)機(jī)流動(dòng)損失:流動(dòng)水力損失(降低實(shí)際壓力);容積損失(減少流量);機(jī)械損失。全效率=容積效率×水力效率×機(jī)械效率泵的揚(yáng)程:電機(jī)功率:3、管路性能曲線及工作點(diǎn)Q-H曲線:平坦型:流量變化小,能頭變化大;陡降型:流量變化大,能頭變化??;駝峰型:有穩(wěn)定工作點(diǎn)和不穩(wěn)定工作點(diǎn)。兩性能曲線在某交點(diǎn)的斜率,則為穩(wěn)定工作點(diǎn)。流體動(dòng)力特性:;閉合管路中運(yùn)行時(shí):4、改變管路性能曲線的方法:壓出管上閥門節(jié)流;吸入管上閥門節(jié)流(水泵不用該方法)。5、改變泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的調(diào)節(jié)方法:改變風(fēng)機(jī)與泵的轉(zhuǎn)速;流量:;揚(yáng)程:;功率:改變風(fēng)機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流閥的葉片角度;切削泵葉輪外
25、徑及改變風(fēng)機(jī)葉片寬度及角度。6、葉形對(duì)性能的影響向前葉形的泵和風(fēng)機(jī)總的揚(yáng)程較大,但能量損失也大,效率較低、離心式泵和大型風(fēng)機(jī),為提高效率,均采用向后型葉形。就中小型風(fēng)機(jī)而論,效率不是主要考慮因素,也可采用向前型葉形的,向前型葉形的設(shè)備可以將外形尺寸做的較小。7、氣蝕的原因幾何安裝高度過(guò)高;泵安裝地點(diǎn)海拔高,大氣壓低;輸送液體溫度過(guò)高。吸入口壓強(qiáng)水頭(吸入口真空高度):開(kāi)始?xì)馕g的臨界吸入口真空度,廠家試驗(yàn)所得:允許吸入口真空度,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、20試驗(yàn)得;:允許水泵安裝高度;實(shí)際安裝高度:修正:-當(dāng)?shù)卮髿鈮簤簭?qiáng)水頭(m);-與水溫相對(duì)應(yīng)的氣化壓強(qiáng)水頭(m)。必須氣蝕余量:泵允許安裝高度:理論力學(xué)第1
26、章 靜力學(xué)1、力對(duì)點(diǎn)的矩:方向:逆時(shí)針轉(zhuǎn)為正,反之為負(fù)。2、力對(duì)軸的矩:方向:按右手螺旋法則定。3、力偶:方向:逆時(shí)針轉(zhuǎn)為正,反之為負(fù)。4、零桿判斷方法:兩桿節(jié)點(diǎn)上無(wú)外力作用,且兩桿不在一直線上,兩桿都是零桿;三桿節(jié)點(diǎn)上無(wú)外力作用,其中兩桿在同一直線上,另一桿是零桿;兩桿不在同一直線上,若在1桿的反向加上力F,則2桿是零桿。5、摩擦自鎖條件:第2章 運(yùn)動(dòng)學(xué)1、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)公式:轉(zhuǎn)動(dòng)方程:角速度:角加速度:速度:加速度:,第3章 動(dòng)力學(xué)1、力學(xué)基本定律:第一定律(慣性定律);第二定律(力與加速度的關(guān)系定律):第三定律(作用與反作用定律)。2、動(dòng)量質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量:,矢量;質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量:,動(dòng)量主矢;剛體
27、系統(tǒng)的動(dòng)量:3、沖量:衡量力在某段時(shí)間內(nèi)積累的作用。4、動(dòng)量定理:質(zhì)點(diǎn):;質(zhì)系:;質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律:5、動(dòng)量矩:質(zhì)點(diǎn)對(duì)固定點(diǎn)O的動(dòng)量矩:;方向:右手法則確定,單位質(zhì)點(diǎn)系對(duì)固定點(diǎn)O的動(dòng)量矩:;剛體動(dòng)量矩:平動(dòng)剛體: 平面運(yùn)動(dòng):轉(zhuǎn)動(dòng)慣量平移公式:6、簡(jiǎn)單形體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:簡(jiǎn)單形體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量物體形狀轉(zhuǎn)動(dòng)慣量回轉(zhuǎn)半徑細(xì)直桿細(xì)圓環(huán)薄圓盤7、動(dòng)量矩定理:質(zhì)點(diǎn):;質(zhì)點(diǎn)系: ;定軸轉(zhuǎn)動(dòng):;平面運(yùn)動(dòng):8、動(dòng)能定理:常力做功: 重力做功:彈力做功:力偶做功:9、動(dòng)能:平動(dòng)剛體:轉(zhuǎn)動(dòng)剛體:平面運(yùn)動(dòng)剛體:材料力學(xué)5.1 軸向拉伸與壓縮1、橫截面上的應(yīng)力及強(qiáng)度條件拉壓正應(yīng)力:拉壓強(qiáng)度條件:強(qiáng)度條件的作用:強(qiáng)度校核:;選擇截面尺寸
28、:選用許用載荷:2、斜截面上的應(yīng)力總應(yīng)力:3、拉壓變形及胡克定律胡克定律:絕對(duì)伸長(zhǎng)量: :桿的拉伸剛度縱向線應(yīng)變:橫向線應(yīng)變:泊松比(橫向變形系數(shù)):4、材料拉伸、壓縮時(shí)的力學(xué)性能1)低碳鋼拉伸、壓縮時(shí)的力學(xué)性能彈性階段:彈性極限;比例極限屈服階段:屈服極限強(qiáng)化階段:局部變形階段:“頸縮”現(xiàn)象2)鑄鐵拉伸、壓縮時(shí)的力學(xué)性能強(qiáng)度極限,壓縮的強(qiáng)度極限是拉伸時(shí)的倍。3)截面的收縮率和伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率:; :脆性材料; :塑性材料;收縮率:4)極限應(yīng)力及許用應(yīng)力塑性材料極限應(yīng)力:;脆性材料極限應(yīng)力:;許用應(yīng)力:,-安全系數(shù)。5.2 剪切1、剪切強(qiáng)度計(jì)算切應(yīng)力:剪切強(qiáng)度條件: :塑性材料 :脆性材料2、擠壓
29、強(qiáng)度計(jì)算名義擠壓應(yīng)力:塑性材料:脆性材料擠壓強(qiáng)度條件:5.3 圓軸扭轉(zhuǎn)1)圓軸扭轉(zhuǎn)基本知識(shí)外力偶:扭矩正負(fù)號(hào)規(guī)定:以右手螺旋法則表示扭矩矢量方向,若該矢量方向與截面外向法線方向一致時(shí)為正,反之為負(fù)。切應(yīng)力互等定律:,同時(shí)指向或背離兩截面交線剪切胡克定律:剪切變形切變彈性模量:圓截面扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力:最大切應(yīng)力:圓和圓環(huán)的極慣性矩和抗扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)截面極慣性矩抗扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)圓圓環(huán)圓軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件:2)圓軸的扭轉(zhuǎn)變形與剛度條件圓軸的扭轉(zhuǎn)變形單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角:圓軸的扭轉(zhuǎn)變形扭轉(zhuǎn)角:-抗扭轉(zhuǎn)剛度圓軸扭轉(zhuǎn)剛度條件:5.4 截面的幾何性質(zhì)1)靜距與形心靜矩截面形心位置計(jì)算公式:2)慣性矩(二次矩)及慣性積慣性矩:慣
30、性半徑:極慣性矩:慣性積:常用截面慣性矩及抗彎截面系數(shù)3)組合截面的二次矩與平行移軸公式5.5 彎曲內(nèi)力1)分布荷載集度、剪力、彎矩之間的微分關(guān)系:,載荷q剪力F彎矩M零平斜平斜拋5.6 彎曲應(yīng)力1)彎曲正應(yīng)力中性層曲率與彎矩關(guān)系:彎曲剛度彎曲正壓力公式:彎曲切應(yīng)力公式:彎曲強(qiáng)度條件:抗彎截面系數(shù):2)正應(yīng)力強(qiáng)度條件塑性材料抗拉壓能力相同,彎曲正壓力強(qiáng)度條件為:脆性材料許用拉應(yīng)力小于許用壓應(yīng)力,則按拉伸與壓縮分別進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。,強(qiáng)度校核:設(shè)計(jì)界面尺寸:確定許用載荷:3)切應(yīng)力強(qiáng)度條件等截面直梁,切應(yīng)力強(qiáng)度條件:切應(yīng)力分布沿截面高度呈拋物線分布。矩形梁:圓形梁:圓環(huán)梁:工字梁:4)粱的合理截面使
31、越大越好,截面積分布離中性軸較遠(yuǎn);5)降低彎曲強(qiáng)度的措施:降低:合理安排支座、合理分布載荷;增大:合理設(shè)計(jì)截面、合理放置截面。5.7 應(yīng)力狀態(tài)與強(qiáng)度理論1)任意斜截面上的應(yīng)力正應(yīng)力:切應(yīng)力:正應(yīng)力以拉應(yīng)力為正,切應(yīng)力以使單元體順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為正,方位角以x軸為始邊、逆時(shí)針轉(zhuǎn)向?yàn)檎?)平面應(yīng)力分析應(yīng)力圓法3)主應(yīng)力和最大切應(yīng)力平面應(yīng)力狀態(tài)的三個(gè)主應(yīng)力主方向:、按代數(shù)值大小排列分別表示、,最大剪切力:2)切應(yīng)力3)四個(gè)常用的強(qiáng)度理論:材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下關(guān)于強(qiáng)度失效原因的理論(1)第一強(qiáng)度理論(最大拉應(yīng)力理論)(勻質(zhì)脆性材料)(2)第二強(qiáng)度理論(最大拉應(yīng)變理論)(一般不用)(3)第三強(qiáng)度理論(最
32、大切應(yīng)力理論)(塑性材料屈服現(xiàn)象)(4)第四強(qiáng)度理論(形狀改變能密度理論)(5)相當(dāng)應(yīng)力(6)適用范圍塑性材料用三、四理論,理論四比理論三經(jīng)濟(jì),塑性材料三向拉應(yīng)力時(shí)發(fā)生脆斷采用第一理論;脆性材料受二向或三向拉應(yīng)力時(shí)采用第一理論,鑄鐵受三向壓縮,有流動(dòng)現(xiàn)象,用第三、四理論。(7)強(qiáng)度理論用于二向應(yīng)力狀態(tài)()5.8 組合變形1)拉壓-彎組合2)彎-扭組合 5.9 壓桿穩(wěn)定1)臨界載荷歐拉公式:支承情況鉸-鉸固-鉸固-自由固-固固-固橫可移10.720.512)臨界應(yīng)力,慣性半徑:柔度:3)臨界應(yīng)力總圖臨界應(yīng)力:極限柔度:短粗桿:;中長(zhǎng)桿:;細(xì)長(zhǎng)桿:4)壓桿穩(wěn)定校核工作穩(wěn)定安全系數(shù):規(guī)定的穩(wěn)定安全系
33、數(shù)折減系數(shù),小于1工程經(jīng)濟(jì)9.1 資金的時(shí)間價(jià)值單利法:復(fù)利法:實(shí)際利率: :名義利率(通常為名義年利率)一次支付終值公式:;一次支付現(xiàn)公式:等額序列終值公式:;等額序列償債基金公式:;等額序列現(xiàn)值公式:;等額序列資本回收公式:;物理學(xué)第一章 熱學(xué)1、 普適氣體常量 氣體常量 波爾茲曼常數(shù)2、 :平均平動(dòng)動(dòng)能3、分子平均動(dòng)能: -分子自由度分子自由度i原子數(shù)平動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)自由度總自由度1303232533364、1mol理想氣體內(nèi)能:,Mkg理想氣體內(nèi)能:5、最可幾速率:平均速率: 方均機(jī)速率:6、分子平均碰撞頻率:分子平均自由程:7、內(nèi)能:8、熱力學(xué)第一定律:9、等容過(guò)程:等壓過(guò)程:等溫過(guò)程:絕熱過(guò)程:,10、定
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