离心现象及其应用

关键词： 流体 国民生产 离心泵 应用

离心现象及其应用（精选11篇）

篇1：离心现象及其应用

一、教学目标 1. 知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件。 2. 能结合课本所分析的实际问题，知道离心运动的应用和防止。二、教学重点物体做离心运动所满足的条件。三、教学难点对离心运动的理解及其实例的分析 教学过程做匀速圆周运动的物体，它所受的合力恰提供了它所需要的向心力，如果提供它的外力消失或不足，则由于物体本身的惯性，物体将沿圆周的切线方向飞出或逐渐远离圆心，出现了物体远离圆心的运动。 (一)离心运动 1. 离心运动：做匀速圆周运动的物体，在所受的合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下，物体所做的逐渐远离圆心的运动叫做离心运动。 ⑴ 离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象。 ⑵ 离心现象的本质是物体惯性的表现 ⑶ 离心的条件：做匀速圆周运动的物体合外力消失或不足以提供所需的向心力。【演示】在离心机的水平转台上放一个物体，当转台的转速较小时，物体随转台一起做圆周运动，随着转台转速增加，当转速增加到某一值时，物体所受的最大静摩擦力已不足以提供所需的向心力，物块做离心运动。 2. 对离心运动的进一步理解 ⑴ 做圆周运动的质点，当合外力消失时，它就以这一时刻的线速度沿切线方向飞去。 ⑵ 做离心运动的质点是做半径越来越大的运动或沿切线方向飞出的运动，它不是沿半径方向飞出。 ⑶ 做离心运动的质点不存在所谓的“离心力”作用，因为没有任何物体提供这种力(不管是以是什么方式命名的力，只要是真实存在的，一定有施力物体)。 ⑷ 离心运动的运动学特征是逐渐远离圆心运动，动力学特征是合外力消失或不足以提供所需要的向心力。(二)离心运动的应用和防止 1. 离心运动的应用实例 ⑴ 离心干燥器 ⑵ 洗衣机的脱水筒 ⑶ 用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内 2. 离心运动的防止实例 ⑴ 汽车拐弯时的限速 ⑵ 高速旋转的飞轮、砂轮的限速【例1】汽车沿半径为r的圆跑道匀速行驶，设跑道的路面是水平的，路面作用于车的最大静摩擦力是车重的0.10倍，要使汽车不至于冲出圆跑道，车速最大不能超过多少?【解析】如果不考虑汽车行驶时所受的阻力，那么汽车在圆跑道匀速行驶时，轮胎所受的静摩擦力f(方向指向圆心)提供向心力。车速越大，所需向心力也越大，则静摩擦力f也越大，但本题中的向心力不可能超过路面作用于车的最大静摩擦力fm，车重的0.10。设车速的最大值为vm，则得： 图5-7-1甲 乙汽车沿半径为r的圆跑道匀速行驶时的速率不能超过 ，不然会冲出圆跑道，因为这时最大静摩擦力不足以提供汽车做圆周运动所需的向心力，汽车就脱离原来的圆跑道做离心运动了。【例2】如图5-7-1所示，把两个完全相同的甲、乙两物体放在水平转盘上，甲离转盘中心近些，当逐渐增大转盘的转速时，哪个先滑离原来的位置?为什么?【解析】物体能否发生相对滑动，在于物体所需要的向心力是否达到了转台和物体之间的最大静摩擦力，超过了就会发生相对滑动。乙先滑离原来的位置。放在水平转动盘上的物体随转盘旋转时有沿半径滑离转动轴的趋势，它没有滑离而绕转轴做匀速圆周运动，是因为物体与转盘间的静摩擦力f静提供物体绕轴做匀速圆周运动所需向心力，使它产生向心加速度。根据fm=μ0fn，由于甲乙两物体重量相等，两处接触面情况相同(即μ0相同)，因此两个物体与盘间最大静摩擦力相等。由根据向心力公式，fn=mω2r，向心力fn跟角速度ω2成正比，所以随着转盘转速增大时，物体所需向心力也逐渐增大，当物体所需要的向心力超过最大静摩擦力fn时，物体就会滑动，由于甲乙处在同一转盘上，角速度相同。但乙的半径大，它所需要的向心力比甲大，所以当转盘转速增大时，乙先滑离原先位置。从本题可以看出这样一个结论，在同一转台上离转轴越远的物体越容易滑动，与物体的质量没有关系。仅由物体的轨道半径决定。【小结】圆周运动的物体，所受的合外力f突然消失或不足以提供所需的向心力时，物体就会做离心运动。【作业】略

篇2：离心现象及其应用

《离心现象及其应用》教案

《离心现象及其应用》教案 【课题】离心现象及其应用 【教学时间】45分钟 【教学对象】高一学生 【教材】粤教版高中物理实验教科书必修二第二章第三节 【教学内容】 1.课程标准对本节的要求：分析生活和生产中的离心现象。 2.教材内容安排：教材首先提出问题：做圆周运动的物体的向心力突然消失或者不足时，物体将出现什么情况?在学生预测的基础上，通过实验验证其猜想是否正确，再通过对实验分析，给出离心现象的概念和条件。然后通过一些实例，说明离心现象的应用，通过讨论和交流，让学生认识到离心现象的危险和防止。 【教学目标】 1.知识与技能 (1)知道离心现象的产生条件; (2)知道离心现象在生活中的`应用和危害。 2.过程与方法 (1)通过观察与实验，认识离心现象; (2)通过列举生活实例，认识离心现象的利弊。 3.情感态度与价值观 感受物理与生活的密切联系，树立对生活问 题进行理性分析的意识。 【教学重点】 结合实例分析离心现象 【教学难点】 离心现象产生条件 【教学用具】 多媒体课件、带细线的小球、离心转动盘、自制脱水机模型、自制陀螺玩具 【教学过程设计】 【板书设计】 离心现象及其应用 一、定义 做圆周运动的物体，一定条件下，做逐渐远离圆心的运动，称为离心现象。 二、条件 1.合外力不足以提供向心力 2.合外力突然消失 三、应用

篇3：离心现象及其应用

风机作为常用的机械设备, 广泛应用于国民经济的各个领域, 例如:电厂锅炉、建筑物通风、空调系统等, 也是社会生活中耗能量大的流体机械之一, 根据1998年全国工业普查统计资料显示:我国的风机装机总功率已达到0.49亿kW, 但设备平均效率仅为75%, 比国外产品低10%, 系统实际运行效率更低, 仅为30～40%, 节约潜力巨大[1]。

无蜗壳风机在国外运用得较多, 有比较成熟的经验。随着国外技术的引进, 国内部分工程项目中的空调机组尝试采用了这种新形式风机, 取代传统的蜗壳式离心通风机。

无蜗壳离心风机 (Unhoused/Plug/Plenum Fan) , 常用于组合式空调机组与四面出风卡式风机盘管机组, 由集流器、离心叶轮、电动机和电机支撑架组成, 比常规蜗壳式离心风机相比少了蜗壳, 国外无蜗壳离心风机产品如图1所示。

无蜗壳风机的特殊构造使之与传统蜗壳式风机相比具有如下优势。

(1) 无“喘振”现象。

在特性曲线左侧没有轴流风机所具有的马鞍形工作区, 所以在小流量区域工作时不会出现“喘振”现象。

1-集流器;2-离心叶轮;3-电动机;4-电机支撑架

(2) 效率高。

电机采用直联形式, 传动效率高;在风机出口动压占全压比例小, 静压效率高, 可获得好的气流条件, 风机出口不需设置均流装置[3]。

(3) 静音优势。

没有蜗舌, 避免叶轮与蜗舌相互作用带来的噪声。

(4) 体积优势。

相同规格和额定风量下, 在额定风量大的区域, 平均外形尺寸要小10%左右, 平均体积小26%, 从而节约大量的安装空间, 有利于空调机组的小型化、集约化[4]。

(5) 出口方向任意。

没有蜗壳安装更为灵活, 内置在空调设备中, 可将空调设备的外壳视为风机的外壳, 系统的入口和出口即为风机的入口和出口, 出风方向可以灵活布置, 满足各种空调机组的需求。在空间受到限制的地方及风机改造项目中, 相比传统风机优势更为明显[5]。图2～3为此种风机两种送风形式。

(6) 没有蜗壳、皮带和皮带轮。

避免了皮带磨损、皮带的紧固及更换维护工作, 可省去出口末级过滤器, 同时避免蜗壳积存污染物, 更加干净卫生。

2无蜗壳离心风机的研究现状

Charles[8]比较了有蜗壳和无蜗壳风机的应用特点, 提出无蜗壳风机设计的基本要点, 以便制造商、设计师和业主能够根据相似的产品得到相似的性能曲线。同时研究了其在径向送风和轴向送风形式下的风机性能变化。径向送风时, 平均损失系数可降低36%;轴向送风时, 风管轴心偏离风机轴心可以导致平均损失系数提高63%。

Shan[5]在《空调制冷手册》中指出:无蜗壳离心风机的总效率最高为58～63%, 选择合适的风机型号和采用恰当的消声工艺, 可以得到较低的声功率。

ASHRAE Handbook[9]指出在空调设备中使用无蜗壳风机时, 空调设备的外壳应留给无蜗壳风机适当的空间, 以免气流直接冲击管道增大冲击引起的噪声, 避免在风机入口、盘管和过滤器区域造成气流的阻塞。

意大利NICOTRA Gebhardt风机[10]在《Centrifugal fans belt-driven and plug fans》手册中指出, 当离心风机叶轮放入方壳中运行时, 外部方壳带来压力损失。为了保证原有风机的性能, 风机转速和功率需要在原有数据上乘以修正系数 (fN>1) , 即:风机转速n=n0×fN, 功率N=N0×fundefined, 如图4～5所示。

为了便于与叶轮外径比较, 引入当量尺寸undefined和H分别为方壳截面宽和高, D为叶轮外径, 当A/D<1.4时, 随着比值的降低, 曲线变陡, 修正系数fN急速增大, 当A/D≥1.6时, 曲线基本趋于水平, 修正系数fN接近最小值。图为方壳截面推荐值尺寸, 指出方壳截面宽高尺寸应该满足宽度B≥1.6D、高度H≥1.6D要求选取。

3无蜗壳风机在空气处理机组中的运用

无蜗壳风机具有轴向出风和径向出风的特殊送风形式, 能够在实际运用时采用多台风机并联, 以在合适场合替代单台大功率的常规离心风机。

陈玉良[11]介绍了针对组合式空调机组研制的一种新形式的风机段——风机墙技术, 其由多台无蜗壳风机并联排列组成, 无蜗壳风机通过后向离心叶轮轴向送风, 风机采用双面机翼型铝制叶片, 风机墙可以通过关闭风机数量和采用变频技术两种途径实现调节, 总结了这种新的风机段形式与其他组合式空调机组的风机段相比所具有的优点。

图6为HUNTAIR公司提出的多台无蜗壳风机并联的风机墙技术。图7～8为国外厂家在机房空调中, 采用多台无蜗壳风机并联置于机组的顶部或底部的运用, 与常规离心风机一样满足了机组风量、风压的要求, 也满足了实际的空间约束条件。

艾默生网络能源公司[14]研究了在机房空调中采用不同类型的风机系统的能源利用效率。在机房空调中采用可变频的无蜗壳风机和变频器, 通过改变风机转速, 降低输入功率, 提高了能源效率。根据ASHRAE127-2007 (计算机与数据处理间单体气调节器分级的测试方法) , 比较了三种风机系统的运行效果:将离心通风机、无蜗壳风机分别置于机房空调内部空间下侧, 将无蜗壳风机置于机房空调底部。系统均采用三台风机并联工作, 在相同风量和外部静压下进行测试, 结果显示:后两种系统分别可以降低输入功率18%和30%, 且在改变风机转速的情况下, 能达到同样效果。从投资角度分析, 后两种系统制造费用加大, 但是可以将年运行费用分别降低48%和64%。

在美国双城风机[15]的样本手册中, 厂家介绍了生产的高效系列和声效优化系列无蜗壳风机的特点和技术数据, 主要优点有:出风口多样性、节省空间、高效、降低成本。针对风机的水平安装和垂直安装, 根据电机位置的不同, 手册设计了多种传动布置方式。考虑到气流从无蜗壳风机进入管网引起局部损失, 手册针对不同的出风形式和位置, 对风机的选型提出了压力修正系数, 以便于风机选型。手册中还指出了多台无蜗壳风机并联时, 风机转速需保持一致, 风机转向配合应采用左旋右旋的风机交替设置, 有利于减小压力损失。

4前景

无蜗壳风机作为一种新形式的风机, 具有结构简单、静压效率高、体积小、出口方向任意等特点, 在空调领域已得到国内外的密切关注。由于无蜗壳风机影响因素复杂, 尚有很多工作需要进一步展开。

(1) 制定相关标准和规范。

这种新形式的风机在叶轮设计、支架设计等方面有待完善, 需通过大量的研究得到相关的经验公式和设计思路, 以指导产品的设计和运用。

(2) 优化结构。

风机性能主要由风机内部流场的流动状态决定, 因此采用先进的实验测试技术研究风机内部流场, 进一步优化无蜗壳风机的结构, 如:轴向送风时, 风机叶片形式的改进, 更好的匹配空调机组的实际运行需求。

(3) 计算模型。

通过建模优化叶轮形式、结构尺寸和外壳的形式等。

无蜗壳离心风机融合了离心式风机和轴流式风机的特点, 满足了更多场合的特殊需求。考虑到中央空调系统通常按照最大冷负荷设计, 实际都在部分负荷下运行, 且异步电动机轻载时, 运行效率降低的情况, 无蜗壳风机多台并联通过控制风机开启台数调节风量具有很大的节能优势和应用前景。

摘要：无蜗壳风机作为一种新形式的风机技术, 在组合式空调机组中的应用日趋广泛。特别是大风量的组合式空调机组采用多台无蜗壳风机并联工作, 通过控制风机开启台数以调节风量, 具有很大的节能优势。

篇4：离心现象的应用与防止

做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向，它之所以没有飞出去是因为向心力持续地把物体拉到圆周上来，使物体同圆心的距离保持不变. 做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动. 这种运动叫做离心运动.

进一步分析：

当F=mω2r时，物体做匀速圆周运动；

当F=0时，物体沿切线方向飞出；

当F＜mω2r时，物体逐渐远离圆心；

当F＞mω2r时，物体逐渐靠近圆心.

■ 二、 离心现象的应用

■ 1. 离心干燥器

当网笼转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F足以提供所需的向心力使水滴做圆周运动. 当网笼转得比较快时，附着力F不足以提供所需的向心力，于是水滴做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面. 所以该装置是利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉以达到干燥的目的的.

洗衣机的脱水筒原理与之类似.

■ 2. 用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内

当离心机转得比较慢时，缩口的阻力F足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动. 当离心机转得相当快时，阻力F不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内.

■ 3. “棉花糖”的产生

内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁. 内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花.

■ 4. 离心泵

离心其实是物体惯性的表现. 水泵在工作前，泵体和进水管必须灌满水形成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着的水在惯性的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域. 水源的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了进水管内. 这样循环不已，就可以实现连续抽水. 在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水后，方可启动，否则泵体将不能完成吸液，造成泵体发热，震动，不出水，产生“空转”，对水泵造成损坏. 离心泵的种类很多，按叶轮吸入方式可分为：单吸式离心泵、双吸式离心泵.

■ 三、 离心现象的防止

■ 1. 汽车拐弯时限速

在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的. 如果转弯时速度过大，所需向心力F大于最大静摩擦力Fmax，汽车将做离心运动而造成交通事故. 因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度.

■ 2. 高速转动的砂轮和飞轮

高速转动的砂轮和飞轮，都不得超过允许的最大转速，如果转速过高，砂轮和飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需的向心力时，离心运动会使它们破裂，甚至酿成事故.

当然我们可以从离心运动产生的条件寻找防止离心现象发生的方法：一方面我们可以减小物体运动的速度，使物体做圆周运动时所需的向心力减小，另一方面我们可以增大合外力，使其达到物体做圆周运动时所需的向心力.

在认识了离心运动后同学们必须要明确两个重要问题：第一、做离心运动的质点是做半径越来越大的运动或沿切线方向飞出的运动，它不是沿半径方向飞出去. 第二、做离心运动的质点不存在所谓的“离心力”作用，因为没有任何物体提供这种力. 离心现象的本质是物体惯性的表现.

篇5：离心现象及其应用

知识目标：

1、知道离心运动及其产生的原因

2、知道离心现象的一些应用和可能带来的危害

能力目标：

1、培养学生应用理论知识解决实际问题的能力

情感目标

1、培养学生用理论解释实际问题的能力与习惯

教学建议

教材分析

教材首先分析了离心现象发生的条件和离心运动的定义，接着从生产、生活的实际问题中说明离心运动的应用和危害，充分体现了学以致用的思想

教法建议

学习离心运动的概念时，通过充分讨论，让学生明确几点：

第一：做圆周运动的物体，一旦失去向心力或向心力不足，都不能再满足把物体约束在原来的圆周上运动的条件，这时会出现物体远离圆心而去的现象

第二：可补充加上提供的向心力F大于物体所需向心力 时，（ ），表现为向心的趋势（离圆心越来越近）这对学生全面理解“外力必须等于 时，物体才可做匀速圆周运动”有好处

第三：离心运动是物体具有惯性的表现，而不是物体受到“离心力”作用的结果有些学生可能提出，“离心力”的问题，教师可以说明那是在另一参照系（非惯性系）中引入的概念，在中学阶段不予研究

关于离心运动的应用和防止，可引导同学讨论完成

教学设计方案

离心现象及其应用

教学重点：离心运动产生的条件

教学主要设计：

一、离心运动

（一）讨论：在光滑水平面上，用细绳系一个小球，使其在桌面上做匀速圆周运动若细绳突然断了，小球将如何运动？若拉绳的力变小了，小球如何运动？若拉绳的力变大了，小球如何运动？

（二）展示“魔盘”娱乐设施的动画资料

讨论：“魔盘”上的人所需向心力由什么力提供？为什么转速一定时，有的人能随之一块做圆周运动，而有的人逐渐向边缘滑去？

（三）用提供的力与需要的向心力的.关系角度解释上述现象，得到离心运动的条件和概念（配合1）

二、离心运动的应用和防止：

可提出一些问题让学生讨论解决：如：

（1）洗衣机的脱水筒中的衣物上的水滴，在脱水筒工作时，水滴需要的向心力由什么决定？提供的向心力由什么决定？什么情况下，水滴将被甩出？

（2）在公路转弯处，为什么车辆行驶不允许超过规定的速度？

（3）为什么砂轮、飞轮等都不得超过允许的最大转速？等等

探究活动

观察并思考：

1、汽车、自行车等在水平面上转弯时，为什么速度不能过大？

篇6：电磁感应现象的原理及其应用

电磁感应现象的发现为电和磁的转化铺平了道路，工程及生活应用中很多发明都是根据电磁感应原理制成的，如我们熟知的发电机、电磁炉以及将来肯定会普及的无接触式充电电池，等等。

一、电磁炉：电磁炉内炉面一般是耐热陶瓷板，下方有一铜线制线圈， 线圈产生交流磁场（强弱不停变化的磁场），交流磁场通过放在炉面上的铁磁性金属器皿时，能量以两种物理现象在器皿内转化成热能：

涡电流，交流磁场使器皿底部产生感应涡电流，涡电流使锅底迅速发热，转化为热能; 磁滞损耗，交流磁场在不停的改变锅底金属的磁极方向时会造成能量损失而化成热能。主要的热力来源以涡流所产生的为主，磁滞损耗产生的热能少于10％，加热了的器皿便可加热食物。 电磁炉产生的电动势类型为感生电动势。

二、无接触式充电电池：

篇7：离心泵气蚀现象的分析及预防

一、离心泵的气蚀余量

通常, 将离心泵的气蚀余量分为有效气蚀余量和必需气蚀余量两个概念。有效气蚀余量受离心泵的安装方式影响, 指液体在经吸入管路到达泵吸入口后所剩余的高于气化压力pv的能量, 用符号NPSHa表示, 它只与装置系统有关, 而与泵的本身特性无关。必需气蚀余量指液体由泵吸入口到达压力最低处时的压力降值, 是临界的气蚀余量, 为“厂方参数”, 用符号NPSHr表示, 通常由泵厂方通过试验测定。它与泵的种类和结构设计有关, 并随着泵的转速和流量的变化而变化, NPSHr越小, 泵的抗气蚀能力就越强。为保证离心泵正常工作而不发生气蚀, 在安装上必须保证NPSHa>NPSHr, 一般情况下至少要大0.3 m, 以保证有充足的裕量。

通常采用如下公式计算气蚀余量:

式 (1) 中, p1为下游压力, pv为临界压力, Hg为泵的安装高度, Hf, 1–2为吸入管路的流动损失 (包含弯头、阀门等处的阻力损失) 。则有

式 (2) 中, v1为叶片进口绝对速度, l1为因绝对速度变化及流动损失而引起的压降系数, w1为叶片进口相对速度, l2为流体绕叶片头部引起的压降系数 (叶片的气蚀系数) 。

二、离心泵最易发生气蚀的部位

离心泵最易发生气蚀的部位有:叶轮上曲率最大的前盖板处, 贴近叶片进口边缘的低压侧;压出室中的蜗壳隔舌和导叶上靠近进口边缘的低压侧;无前盖板的高比转数叶轮叶梢外圆与壳体之间的密封间隙处及叶梢的低压侧;多级泵中的第一级叶轮处。

三、离心泵气蚀的危害

1. 泵产生振动和噪声。泵在发生气蚀时, 由于气泡的突然溃灭、流体质点间的相互撞击和对金属表面冲击, 会产生宽频带的噪声, 通常噪声频率为600～2 500 Hz。有时会产生出更高频率的超声波, 严重时泵内会发出噼啪的响声并引起泵的共振, 致使机泵无法正常工作。

2. 泵性能的下降。泵发生气蚀时, 叶轮和液体间的能量交换会受到干扰和破坏, 使泵的流量、扬程、效率、轴功率等性能下降, 并伴随强烈的水击, 产生噪声和振动, 严重时发生液体断流甚至损毁叶轮的现象。

3. 过流部件的侵蚀破坏。叶片入口附近的金属部件表面长时间受到强烈的水击, 会出现麻点及凹坑, 继而表面呈现沟槽状、蜂窝状等痕迹, 严重时造成叶片或者前盖板穿孔, 影响泵的使用寿命。

四、预防措施

为了避免气蚀的发生, 要采取相应措施使叶片入口附近的压力维持在某一数值以上, 通常取输送温度下液体的饱和蒸汽压作为最低压力值。

1.结合泵的抗气蚀性能, 合理确定泵的安装高度是避免气蚀发生的有效措施之一。为确定离心泵的允许安装高度, 在国产离心泵标准中, 常采用抗气蚀性能指标来限定离心泵吸入口附近的最低压力值。

2.通过设计计算, 尽可能增大管径, 减小管路长度, 减少弯头和附件数量, 以减小吸入损失, 使吸入管路阻力损失减小。

3.采取冷却、散热措施, 控制流体的输送温度, 必要时使用温度监测仪器或者监测系统, 以便检测泵中液体的温度, 控制其不超过允许值。

4.在项目设计和离心泵选型时, 除要核算生产运行排量外, 还要考虑一定的富余排量, 以避免泵在大流量下运行。在同转速和同流量下, 适宜采用双吸泵。

5.采用液位自动监控系统和最低、最高液位报警等方法, 保持吸水池水位或压力在某一范围内, 避免离心泵的吸水池水位或吸入压力低于允许值。

6.提高设备技术管理人员的技术水平并加强岗位操作人员的操作培训, 以熟悉设备事故应急预案, 当泵发生气蚀时, 能够采取调小流量或降低转速等措施, 使设备运行达到正常。

五、结论

篇8：离心现象及其应用

关键词：双支撑离心泵 平衡技术 转子

中图分类号：TH311 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）05（c）-0069-01

在石油化工领域当中，离心泵处于一个不可忽视的位置，是石油化工领域的重要的旋转设备。由于离心泵在正常的使用当中，它的应用场合与输送介质的特性存在着很大的差异，同时，它的结构与性能参数也各不相同，这就要求在使用的过程中应用性能强大的双支撑离心泵。这种离心泵的运行比较稳定，功率也比较大，在使用中也可以应用较大排量泵以及多级泵等。双支撑离心泵在使用的过程中需要注意的事项有很多，如，使用中，如果产生一定的振动，那么就会大大的降低这种离心泵的性能，从而引发机械产生故障，为此，要在使用中给予高度的重视。

1 双支撑离心泵转子动平衡技术分析

对双支撑离心泵转子动平衡技术的分析要从平衡方法方面着手，只有这样，才能够真正的了解双支撑离心泵转子动平衡技术在运转的过程中所发挥出的最大作用。

（1）校正面在支撑位置之间的技术分析。

在双支撑离心泵转子动平衡技术当中，校正面的选择决定了其平衡方案的确定，这种转子属于比较常见的双支撑离心泵转子。

首先，在支撑问题方面，这中转子由于它的质量集中分布在叶轮处，这就导致了如果支撑的时间过长，就会使轴产生一定程度上的弯曲，为此，在矫正期间，需要在必要的时候改变其支撑的位置，并且还要保证支撑的位置能够与重心的位置靠近，以便减少在运行的过程中轴发生弯曲。

其次，要注重对平衡面的选择。一般而言，实施动平衡操作的时候只需要选择两个平衡面，但是，由于在有的时候需要质量较大的转子，那么就需要平衡去重的质量大一些，这样一来，不仅能够将两个叶轮上的重量减轻，还能够将重量分解，以降低单个叶轮的去重质量，而起到保护转子的作用，同时，也能够起到保证平衡精度的作用。

最后，要明确加去重的方法。双支撑离心泵转子的叶轮数一般都比较多，为此，通常情况下都不需要采用加重的方法，去重则需要采用打磨的方法，并且还要注意在打磨的过程中要根据转子叶轮的厚度在较小的扇面上进行打磨，如果叶轮的直径已经超出了400～500 mm，那么就要保证扇面的角度在15度以内，而厚度也要控制在叶轮厚度的1/10以内；如果叶轮的直径范围在200～400 mm之间，那么就可以将扇面的角度放宽到30 °，这样就能够在一定程度上减小打磨的厚度，能够更好的保证转子的结构强度，从而保证双支撑离心泵能够更好的工作。

（2）校正面在支撑位置两侧的技术分析。

校正面在支撑位置两侧的离心泵也是比较常见的一种，它的具体动平衡方法与校正面在支撑位置之间的离心泵类似，基本上没有较大的区别。

首先在支撑方面，一般情况下，对支撐位置的选取应严格的参照转子在实际运行期间的轴承位置中进行选取，但是这类转子的支撑位置有的时候需要根据实际的情况去选取比较靠近的校正面的位置，这样做的目的在于防止在校正期间出现陀螺效应。

其次，在平衡面选取方面，这种离心泵的转子叶轮只有2个，所以，在选择平衡面的时候选择两个叶轮就可以了。

最后，加去重方法方面，在双支撑离心泵运行的过程中，有的时候需要应用加重的手段，由于这种离心泵的结构具有一定的特殊性质，导致了它的级数不需要很多，在去重质量较大的时候，为了能够有效的避免转子结构遭到一定的破坏，那么就需要相关人员对其进行加重处理，加重的过程中主要的手段就是焊接。但是，多数情况之下都是优先的考虑去重的方法，并且以打磨为主。

（3）校正面处于两种不同位置的分析。

当校正面一个处于支撑位置中间一个处于支撑位置一侧的时候，这就增加了该转子的特殊性，在该装置当中，处于两个支撑之间的并不是叶轮，而是增强离心泵惯性稳定的装置。这种装置在支撑方面，由于其结构的特殊性，有的时候，在运转中由于叶轮的质量过大导致了出现“翘头”的现象，这就需要在这种装置的轴承位置上应用一些工具将其固定在平衡机的上面。

在选取平衡面的时候，需要选择惯性稳定性强的专职以及叶轮作为校正的平衡面，通常，惯性稳定增强的装置上都会拥有加重需要的部件，以防止发生一些意外的情况，但是，在特殊的情况之下，这种装置却无法使用。

在加去重方法方面，一般情况下都要采取打磨去重的方法，需要注意的事项是位于两支撑之间惯性稳定增强的装置，不可以对其进行打磨校正，但是在有的时候可以采取钻孔技术，绝大部分的时候都需要应用加重的手段实施。

2 双支撑离心泵转子动平衡技术应用分析

在2011年，我国的某石化公司的炼油分部与二车间的2003A离心泵振动指标联合后，发现指标数值突然超出了所规定的指标，并且经过检测发现，该离心泵的振动幅值已经大大的超出了安全标准，严重的影响了其正常的运行。为了能够保证该设备能够正常的运转，相关工作人员对该离心泵进行了校正。

经过分析，这种转子为七级双支撑离心泵转子，它的主要作用是能够为下游的装置提供一定的原料。由于这种转子的叶轮数较多、质量也比较大，并且在运行的过程中会产生较剧烈的振动，为此，工作人员推断这种转子在不平衡量的数值方面也较大，并且它的单个叶轮与叶片也比较薄，为此，对其装置要采用去重在80g左右，不平衡等级在G16的校正方法，并且经过研究分析，确定了校正方案后对其展开校正的工作。

3 结语

随着社会的发展进步，我国市场上石油化工企业数目越来越多，离心泵应用技术也随着发展起来。本文主要通过对双支撑离心泵转子动平衡技术分析以及对双支撑离心泵转子技术的应用进行了分析，通过分析，明确了双支撑离心泵在运转的过程中需要注意的事项，以确保双支撑离心泵能够更加有效的运行，并且为施工企业以及我国社会经济的增长奠定良好的设备基础。

参考文献

[1]傅树霞，孙铁，伊辉芹，等.石油化工厂离心泵转子动平衡技术的研究与应用[J].化工机械，2014，41（1）：110-113.

[2]刘曦泽.离心泵转子动平衡技术的研究与应用[D].太原理工大学，2012.

[3]刘振萍.多级离心泵湿临界转速数值计算和测试技术[D].浙江大学，2012.

篇9：离心现象及其应用

自然气象场景的真实感模拟是计算机图形学中一个富有挑战性的课题, 其中烟雾等气态流体的动态模拟, 由于其广泛的应用前景吸引了众多图形学研究者的关注, 对水、云、雨、雪等自然现象的模拟一直是计算机图形学研究的热点和难点。自然现象场景的模拟, 可以大大提高三维场景的真实感, 在计算机游戏、三维动画及广告中有着广泛的应用。粒子系统是实时模拟三维场景中具有真实感的自然现象的一种有效方法。1983年, Reeves首次提出了粒子系统, 其优点在于可以用简单的体素来构造复杂的物体, 从而为自然现象的造型提供了强有力的技术手段。

1 粒子系统

1.1 粒子系统的基本原理

粒子系统的基本思想是:采用大量的、具有一定生命和属性的微小粒子图元作为基本元素来描述不规则的模糊物体。在粒子系统中, 每一个粒子图元均具有:形状、大小、颜色、透明度、运动速度和运动方向、生命周期等属性。而一个粒子究竟有什么样的属性, 主要取决于粒子系统用来模拟什么。粒子系统是动态变化的, 粒子系统的所有属性都是时间的函数, 随着时间的推移, 系统中不断有新粒子的加人, 旧粒子的死亡, 系统中“存活”的粒子其位置及生命值亦随时间变化而变化。随着虚拟世界时间的流逝, 每个粒子都要在虚拟世界经历“产生”、“活动”和“消亡”3个阶段。

一般而言, 粒子系统的绘制基本可按照以下步骤进行:步骤1, 分析物体的静态特性, 定义粒子的初始属性;步骤2, 分析物体的运动规律, 建立粒子属性变化的动态特性;步骤3, 在系统中生成具有一定初始属性的新粒子;步骤4, 对剩余粒子根据粒子属性变化的动态特性变化其属性值;步骤5, 删除系统中已死亡的粒子;步骤6, 绘制所有剩余粒子。

1.2 粒子的属性

一个粒子系统由拥有这种属性的对象所组成, 它们必须遵循一定的行为规范。因此现在比较通用的实现粒子特效的方法就是对粒子的属性进行建模。粒子的属性包括坐标, 速度, 加速度, 生命值和衰减。这些属性在实现中的意义如表1所示。

1.3 粒子系统实现流程

应用粒子系统实现方案的主要流程如图1所示。

(1) 粒子的初始化。在粒子初始化阶段, 主要了解所要实现的粒子效果的特征, 及其具有的描述属性, 粒子初始化时, 要对粒子的所有属性进行初始化设置, 比如:粒子的初始位置, 粒子的水平速度、垂直速度以及相应的加速度, 粒子的颜色, 生命周期等。

(2) 粒子的渲染绘制。粒子系统渲染绘制可以产生一系列运动进化的画面, 使得模拟动态的二维复杂自然景物成为可能。生成粒子系统某瞬问画面的基本过程为:步骤1, 在系统中产生新的粒子;步骤2, 赋予每一新粒子一定的静态属性;步骤3, 删除系统中已存在且超过其预先描述的生存期的所有粒子;步骤4, 更新剩余粒子的动态属性对粒子进行移动和变换;步骤5, 显示由有生命的粒子组成的图像。

2 粒子系统在自然现象模拟中的实现

自然现象场景粒子包括水、云、雨、雪、火等, 下面以焰火为例实现基于粒子系统的自然现象粒子的模拟。系统是在Windows 2000平台上选用Visual C++6.0实现的。

2.1 系统设计

由粒子系统的原理可知, 任何粒子系统的应用, 首先需要分析其物理模型。这里先分析焰火的物理模型。焰火粒子以一定的初速度从地面向上运动, 受到自身重力和风力的作用。为了简化系统分析, 此处假设粒子只受到重力的作用。粒子在重力作用下速度不断地减小。当运动到空中某一点处由于爆炸又受到爆炸力的作用。然后四处扩散并最终消亡。

2.2 焰火粒子数据结构设计

焰火粒子的属性和其他的粒子系统一样, 也包括颜色、位置等参数。将这些参数用一个结构体变量进行统一管理。定义如下:

typedef struet粒子属性{

position;//粒子位置

age;//粒子的寿命

height;//爆炸高度

brightness://亮度

color;//颜色

velocity;H粒子速度

shape;//粒子形状

size;//大小

accelerali0n://加速度

decay;//衰减因子

};

在焰火的属性中, 重要的参数有颜色、亮度。现对这两个参数进行简单说明。每个焰火粒子都单独分配颜色值, 可以采用RGB来表示。在焰火的显示过程中, 粒子的颜色会随着时间的推移由最初鲜艳明亮的色彩慢慢暗淡下去并最终消失。亮度可以通过一个float的类型变量来表示。当亮度发生变化时, 相应的颜色也将发生变化, 它们之间的计算公式是:

其中Cr、Cg、Cb分别表示颜色的RGB值。R、G、B是粒子的基本颜色值。

2.3 粒子组的管理和渲染

由于焰火需要用多个粒子组来实现, 因而需要对粒子组进行索引、调度、更新和查询。使用粒子组能够方便地增加和删除粒子系统, 不需要跟踪所有的粒子系统来保证所有的粒子均已过期而需从内存中释放它们, 这样系统的实时性能较好。在具体的实现中, 程序通过创建一个管理类来控制焰火粒子系统。管理类中有一个属性是指向粒子系统的指针。通过建立一个数组模板来实现。由于粒子的微粒特性, 可以使用点或者线直接来进行渲染。可以用一个页面来装载原始的图像, 用另外一个页面来进行渲染。先用Lock函数锁定两个页面, 取得指向页面内存区的指针, 然后根据偏移量将原始图像上的每一个像素复制到渲染页面上。

3 结束语

粒子系统是迄今为止模拟自然现象最成功的方法。通过介绍粒子系统的思想、属性以及粒子系统瞬间画面的基本步骤, 对一常见的自然现象, 如烟雾效果进行模拟。

摘要：粒子系统是模拟自然景物中运动模糊物体非常有效的一种图形生成方法。通过对粒子系统的基本原理及描述过程的研究, 设计并实现了一个应用于自然现象模拟的粒子系统。

关键词：粒子系统,自然现象,焰火

参考文献

[1]马学文, 朱名日, 程小辉.嵌入式系统中Bootloader的设计与实现[J].计算机工程, 2005 (7) .

[2]BOGUT ANDRUM.Game Design:Theory and Practice[M].Science Publications Co, 2005:110-156.

篇10：浅谈超导现象及其应用

人们把这种零电阻现象称为超导现象。凡具有超导性的物质称为超导体或超导材料。无论哪一种超导体，只有当温度降到一定数值时，才会发生超导现象。这个从正常电阻转变为零电阻的温度称为超导临界温度。由于昂尼斯在超导方面的卓越贡献，他获得了1913年的诺贝尔物理学奖，在诺贝尔领奖演说中他指出：低温下金属电阻的消失“不是逐渐的，而是突然的”。

此后，人们陆续发现近30种单质和几千种合金及化合物都具有超导现象，而且超导临界温度的纪录不断地被打破。例如，1975年，有人发现铌三锗的超导临界温度为23.2K.1986年，缪勒和柏诺兹发现钡镧铜氧化物的超导临界温度为35K，这个现象引起了科学家对氧化物高温超导陶瓷的高度重视。1986年12月，中国科学院的赵忠贤、陈立泉研究组获得了起始转变温度为48.6K的锶镧氧化物。1987年2月，美籍华裔科学家、美国休斯敦大学的朱经武教授获得了起始转变温度为90K的高温超导陶瓷。1988年，中国科学院发现了超导临界温度为120K的钛钡钙铜氧化物。这些成就显示了我国高温超导材料的研究已经名列世界前茅。

超导现象的最直接、最诱人的应用是用超导体制造输电电缆，因为超导体的主要特性是零电阻。因而允许在较小截面的电缆上输送较大的电流，而且基本上不发热和不损耗能量。据估计，我国目前约有15%的电能损耗在输电线路上，每年损失的电能达到900多亿度。如果改用超导体输电，就能大大节约电能，缓解日益严重的能源紧张。

将超导体做成线圈，由于它的零电阻特性，故可在截面较小的线圈导线中，通以大电流，形成很强的磁场，这就是超导磁体，超导磁体的磁感应强度可达15-20万高斯，质量却不超过数十千克，而用普通导线绕制成的电磁体要产生10万高斯的磁场已经非常困难。磁感应强度为5万高斯的常规电磁体重达20吨，而达到同样的磁感应强度，超导磁体的质量还不到1千克。超导磁体的另一个优点就是不产生热量。不消耗电能，只要通入一次电流就可以经久不息地流动下去，不需要再补充电能。超导磁体唯一需要的就是把环境温度维持在超导临界温度以下的能量。

篇11：角度视幻现象及其在设计中的应用

1 视幻及角度视幻的概念

视幻也叫做错视或视错, 是我们的知识经验与所观察的对象物在现实的影像中由某种原因而引起的错误感知。产生视幻的机制可谓纷繁复杂, 除了与人类视网膜构造、视觉反应、视觉对象周围光环境等生理、物理因素有关外, 还与观察者的主观心理因素有着密切的关系。观察者往往依赖着自身预测力, 凭借着过去的经验, 把某种心理暗示附加融入而获取视觉印象。这种视觉印象, 往往会使观察者作出与客观存在的事物并不完全一致的视觉判断。

视幻现象种类繁多, 主要有同化视幻、明度变化视幻、视点切换视幻、形态扭曲视幻、图地反转视幻、维度转换视幻、旋转视幻、角度视幻等。其中角度视幻是一种从空间转换到平面, 从而在平面上表现出立体空间的视幻现象 (见图1) 。人们利用这种从二维到三维转化中所产生的视幻来达到平衡视觉效果的作用。

角度视幻的内涵与透视学原理是相通的。透视有三个坐标:视网膜、视位、观察物的距离和视角。当观察者选择不同视角观察事物时, 投射到视网膜上物像的形状也随之产生不同的变化。角度视幻技术就是依靠这一透视原理, 针对在某一特定视角和距离的观察者, 将物像 (通常为平面图形) 的形状作一定的形变, 使之投射到观察者视网膜上的图像符合人们普遍的观察习惯, 从而达到最佳的传达效果。当然, 人们不会无端地选择不利于观察的视角去观察对象。即是说, 角度是事先指定的, 即前提条件的设定。而应用它的目的, 正是去解决如何在有碍正常观察的角度下, 还原于视网膜以符合人类普遍观察愿望的图像形式的问题。基于此原理的设计技术, 可以将许多原本不利于受众观察的视觉图像加以改进, 从而提高其视觉传达质量, 既实现视觉传达目的的实现, 又做到对受众的人性化关怀;开发一些原本不利于视觉信息传达的空间, 为视觉信息传达开辟更有效的设计方式。

2 角度视幻的特征

和所有的视幻现象一样, 角度视幻也是利用了人类的视觉本能和经验透射来实现的。它揭示了人类视觉中存在于生理和心理上的内在规律, 这些规律并不因时代、地域的不同而改变, 具有恒常性、普遍性。除此之外, 角度视幻还有一些其独有的特征:

(1) 定点性:顾名思义, 角度视幻必须有一个定点的制约, 即观察者必须从某一特定角度观察才能满足最佳的视觉效果。移动观察位置会致使视点的偏离, 从而降低视幻图形的接收质量。若视点偏离超出一定范围, 则视幻的立体效果完全消失。

(2) 沉浸性:指观察者对视幻世界中的真实感, 此种真实感将使观察者难以觉察、分辨出其自身正处于一个人为造成的虚拟的错觉环境中。它不会因为人们明确了解了真实环境而减弱, 具有顽固性和反复性。

(3) 构想性:在由角度视幻营造的虚拟三维信息空间中, 观察者能够依靠自身的感知和对以往三维信息的经验透射自觉地获取视觉信息, 发挥主观能动性。

对于角度视幻特征的了解有利于更好地将其应用在视觉传达设计中。

3 角度视幻的应用

早在16世纪, 就曾有画家将角度视幻应用到绘画艺术上。《爱德华六世的肖像》就是这样一个“歪像”。由前面看, 它呈现出一种异样的、被横向拉长的形象, 但是贴近边缘看, 变形之处就得到校正, 可以看到头像转变为正常的样子。这或许是有记载的对这项技术最早的应用案例。时至今日, 作为技术文明的产物, 人类已经习惯了人造环境中的直线和几何图形, 也比以往任何时候更加倾向于接受三维立体的视觉信息。这就为角度视幻提供了广阔的应用和发展的空间。

目前, 基于此种原理的技术已被普遍应用于户外广告设计, 交通标识设计, 室内会展设计, 舞台布景设计等多个视觉传达设计领域中。

3.1 球场广告设计

在德国和意大利的足球联赛中, 自90年代中后期所设立的球场立体广告牌, 可以说是这一技术在户外广告设计领域中最为成熟的应用范例 (见图2) 。这种立体广告牌实质上是一些被印有变形拉伸图案的塑料布, 通常被铺在球门与侧看台护栏之间的空地上。它以摄像机的定点制约为前提, 运用了角度视幻原理, 使观察者对平面视像产生了类似落地广告牌的立体效果。设立这种立体广告牌不仅合理利用了空间, 加深了广告的视觉传达效果, 而且和传统落地广告牌相比, 它丝毫不会影响场上球员的视线, 更是彻底杜绝了由于惯性撞上广告牌导致球员意外受伤的隐患。在2005中国乒乓球公开赛中, 类似的技术也被赞助商大众汽车公司运用在了地面广告设计中, 用来进行对其商标的展示。

3.2 公路交通地面标识设计

国内也有将此技术应用于城市交通标识设计中的先例:如青岛市率先使用的三维视觉减速装置 (见图3) , 利用由平面视幻图形组成的地面标识带代替传统的物理减速带, 使行车者产生一种不可避免的视幻影像而自觉减慢车速;还有上海市的城市交通地面文字标识系统, 它按照一定的形变计算公式, 使地面字体的大小随行车方向逐个递增, 从而减轻了由于远近透视带给行车者在视觉识别上的困难, 产生了良好的交通标识作用。这种地面文字标示通过视幻修正, 使其能更好的传达交通视觉信息, 体现了以人为本的城市建设理念。

4 结语

综上所述, 这种以角度视幻原理为基础的设计技术对于合理利用空间, 改善视觉信息传达质量, 创造和谐的人居环境都有着积极的作用, 蕴涵着巨大的经济价值和社会价值, 有着良好的发展前景。然而, 学术界对角度视幻的研究还不够充分, 相关的文献资料也十分有限。正是由于缺乏完善系统的理论指导, 国内视觉传达领域在对该技术的应用上, 无论是数量还是质量都与发达国家有着较大的差距。相信, 随着理论研究的不断深入, 其应用技术必将进一步得到完善, 应用范围也会逐渐扩大。角度视幻技术必能为推动城市人性化建设和新型广告设计业、公益性标志设计的发展和繁荣作出应有的贡献。

摘要：阐述了视幻的心理成因及其原理被应用于视觉设计创作的演化过程。重点探讨了角度视幻现象, 运用透视原理对其概念给予明确的界定;并结合设计实践, 具体分析了角度视幻在设计领域中的应用问题。

关键词：视幻,球场广告,交通标识

参考文献

[1]周景秋.错觉[M].南宁:广西美术出版社, 2004.

[2][英]E.H.贡布里希.艺术与错觉——图画再现的心理学研究[M].范景中, 译.长沙:湖南科技出版社, 1999.

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