管路气体力学与气动技术

书籍作者：徐文灿	ISBN：9787111725459
书籍语言：简体中文	连载状态：全集
电子书格式：pdf,txt,epub,mobi,azw3	下载次数：4873
创建日期：2024-04-16	发布日期：2024-04-16
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内容简介

本书全面地介绍了管路气体力学及其在气动技术中的应用。力学部分的主要内容包括空气的热力学性质、湿空气、不可压缩管流的基础、相似理论与量纲分析和可压缩管流；气动技术部分的主要内容包括充排（或放）气特性、气动回路的流量特性、气动元件流量特性的测试方法，重点介绍了气动减压阀特性的测试和气动元辅件的流动特性。

本书的特色是运用气体力学的基本知识分析和解决气动技术方面的技术问题，是一本把气体力学知识应用于民用工业的图书。本书既涉及气动元件，也涉及气动回路，还涉及各项气动元件性能的正确估算方法及性能测试研究方法。本书提出的测量误差预估和最佳测点的确定方法对涉及压缩空气流动的相关工作具有一定的指导作用。

本书可供从事气动工程研发、设计和试验的技术人员使用，也可供高校相关专业师生参考。

作者简介

徐文灿（1937-），安徽省桐城市人，教授。1959年毕业于北京航空学院空气动力学专业。毕业后，在清华大学流体力学教研组任教，并于1960年筹建教学用超声速风洞，开始接触气动技术。曾任射流组、气动组组长。1975年，应第1机械工业部要求，举办了为期三个月的全国气动技术培训班。为此，主编了全国首本120万字的《气动技术》教材。1984年，调至北方工业大学，筹办流体传动与控制专业，并担任该校工学院院长。根据徐教授的发明专利，制定了国家标准一项。社会兼职有：《液压与气动》编委会副主任委员，全国液压气动标准化技术委员会委员，北京市液压与气动专业学会副主任委员等职。1995年至2015年，任SMC（中国）有限公司技术顾问。编有《机械工程手册》气压传动篇等各种手册五部。还主编了《现代实用气动技术》《气动元件及系统设计》等书籍。在各种技术刊物上，发表学术论文约50篇。《管路气体力学与气动技术》是徐教授收关之作。

前言

现代气动技术，气体在气动元件内及气动回路内，已处于声速流动和超声速流动状态。声速和超声速流动的规律与不可压缩流体流动的规律是截然不同的，有时甚至是相反的。故从事气动技术行业的技术人员，广义来讲，就是从事以压缩空气为介质的行业的技术人员，必须掌握管路气体力学的基本知识。这些基本知识介绍管路内气体高速和超声速流动时的基本现象与规律。

利用气体力学基本知识，对各种气动元件及气动回路进行流动特性的正确理论估算和正确的性能测试，正确地对气动元件进行性能估算，才能对气动元件的性能进行优化设计，制造出性能优良的产品。

掌握了气体力学的基本知识，充分研究两个气动元件串联回路的特性，就可以提出测试原理正确且可信度高的流量特性参数测试方法，如串接声速排气法和直接测量法。

掌握了气体力学的基本知识，就能判断测试气动元件流量特性参数的各种标准中的测试原理是否正确。借助均方根误差分析法，对流量特性参数进行分析，就能判断各个测试标准的可信度，以确定该测试标准是否可用。

本书由五部分组成。

第一部分是第1章至第5章，介绍基础理论。这部分是以压缩空气为介质做高速流动的应用行业的科技工作者必须了解的有关热力学、湿空气、不可压缩流体流动和可压缩流体流动的理论和实验所需要的基本知识。

第二部分是第6章至第8章。第6章介绍国内外表达气动元件流量特性的各种方法及其适用条件，以及它们之间的相互关系。第7章介绍在给定各种气动元件的流量特性参数的条件下，如何利用气体力学知识估算各种气动回路的流量特性参数，并判断出临界截面处在回路中的哪个气动元件内。本章还是判断测试流量特性参数的各种标准的测试原理是否正确的理论依据，其中还讨论了国际标准ISO 6358-3：2014“系统稳态流量特性的计算方法”。该标准也是估算气动回路流量特性参数的方法，只不过ISO 6358-3：2014是用不可压缩流动的思维制定的标准，自然是达不到测试目的的。第8章是计算各种容器的充放气特性，它是计算气缸、气阀、气动回路等气动元件的动态特性的理论基础。

第三部分是第9章至第13章，这部分运用气体力学知识，分析了测试气动元件流量特性的多个国际标准（五点测量法的ISO 6358：1989，上下游压力测量管通径加大两档的ISO 6358-1：2013，等温容器放气法的ISO 6358-2：2013）、国家标准（串接声速排气法的GB/T 14513—1993）和待研发的直接测量法的优缺点和错误。并运用均方根误差分析法，对各个标准的流量特性参数进行了可信度分析。由可信度的高低，便知道各个标准是否适合使用。对可以使用的标准，也给出了最佳测点位置说明。

第四部分是第14章，介绍测量误差的预估与最佳测点的确定。把均方根误差分析法应用于气动元件流量特性参数的研究中，便能预估有效面积S值和临界压力比b值的测量误差，并能找出最佳测点在哪。这不仅对气动元件、对各行各业的实验工作者来说十分有用，还可用于判断测试原理和测试方法是否可行，测试仪表精度是否合理。知道最佳测点的条件，则可以用极少的精力和资金测出正确的被测值，故具有巨大的经济效益和社会效益。为此，专门编写了本章。介绍了在哪些条件下可以使用均方根误差分析法，怎样使用均方根误差分析法。

第五部分是第15章至第21章。利用气体力学知识，如何对气缸、气动减压阀、气管道、管接头、单向阀、梭阀、气动方向阀、气动消声器、喷嘴及真空发生器等多种气动元件进行流量特性的分析计算和性能测试必须注意的事项。

自步入气动技术行业后，总梦想着气动元件的性能也能像飞机的气动力那样，可以用理论分析法大致估算出来，再通过实验加以修正。若能如此，就能对气动元件的性能进行优化设计了。这种想法，并非天方夜谭。比如，气动回路流量特性参数的估算方法便是理论推导出来的，被实验证实是正确的。受气动回路流量特性参数估算方法的启发，提出了串接声速排气法，实验证实该方法是正确的。按两个元件串接的理论，就能判断出ISO 6358：1989和ISO 6358-1和ISO 6358-2为什么测不出正确的临界压力比b值的原因，这已被实验所证实。只要测出气管道的沿程损失系数λ，就可利用摩擦管流理论计算出任何气管道的有效面积S值和临界压力比b值。借助实验是可以计算出气动减压阀的流量特性曲线的，也能计算出真空发生器的空气消耗量，最大真空度和最大吸入流量。气缸的静特性和动特性也是可以计算出来的，只是比较复杂罢了。

理论估算出气动元件和气动回路的性能是开创性的研究工作，需要不断丰富气体力学知识，也需要探索气动元件内的流动特性，希望有更多的有志者加入这个行列，为中国气动技术的腾飞做出贡献。

本书在这方面的研究工作只算是一个起点，免不了存在一定的缺点和错误，欢迎读者批评指正。

完成本书，不由怀念起北京航空航天大学的恩师陆士嘉教授、徐华舫教授、伍荣林教授等传授给我们的真知，培养了我们严格的科学作风，使我们一生受益匪浅。

在此，感谢SMC（中国）有限公司的张士宏博士、国家气动产品质量监督检验中心原副主任惠伟安高工等对本书内容做出的贡献。

我年事已高，两年多时间内全身心投入写作中，夫人董玉琴女士对我的工作大力支持和生活上精心照顾，在此表示衷心的感谢。

徐文灿教授

2022年10月于清华园

短评

《管路气体力学与气动技术》管路气体力学与气动技术是现代工程领域中至关重要的两个领域。它们的研究与应用不仅影响着能源、航空航天、汽车、化工等行业，还直接关系到环境保护和资源利用效率。本文将探讨这两个领域的基本概念、重要应用以及未来的发展趋势。管路气体力学是研究气体在管道中流动的科学。在工业生产中，气体在管道中的传输和控制至关重要，而管路气体力学的研究则有助于优化管道系统的设计和操作。这个领域涉及气体的压力、流速、密度、温度等参数，以及管道的形状和尺寸等因素。工程师和科学家利用这些知识来确保气体在管道中的稳定流动，以提高能源传输效率、减少能源浪费和降低环境污染。气动技术则是研究气体力学在飞行器、汽车、风力发电等领域的应用。例如，在航空航天领域，气动技术用于设计和测试飞机的机翼、机身和动力系统，以实现更高的飞行效率和安全性。在汽车工业中，气动技术有助于改善汽车的燃油效率和稳定性。此外，气动技术还在建筑、体育器材和风力发电等领域发挥着关键作用。未来，管路气体力学与气动技术将继续发展，以满足不断增长的能源需求和环境保护的要求。随着新材料和先进的计算技术的不断涌现，工程师和科学家将能够设计更高效、更环保的管道系统和交通工具。此外，气动技术还将在无人飞行器、超高速交通和太空探索等领域发挥更大的作用。综上所述，管路气体力学与气动技术是现代工程领域中的两个重要领域，它们的研究与应用对能源、环境和技术创新都具有深远的影响。随着科学和技术的不断发展，这两个领域将继续推动工程领域的进步，为人类社会带来更多的机遇和挑战。

2023-09-03 07:12:05

管路气体力学与气动技术

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