流体压强与流速的关系范文1
具有流动性的气体和液体的压强与流速的关系，是属于流体动力学的知识，该知识在日常生活和生产中有较广泛的应用。流体压强与流速的关系这一知识点的内容较为抽象，一般不易看见。下面小编和大家分享高中流体的压强与流速的关系课程说课稿文章，提供参考，欢迎大家阅读。
一、教材分析
本节课是原教科版八年级物理第十章第一节，现在是人教版九年级物理十四章四节，《流体的压强与流速的关系》介绍了具有流动性的气体和液体的压强与流速的关系，是属于流体动力学的知识，该知识在日常生活和生产中有较广泛的应用。
教材选通过实验得出流体压强与流速的关系，然后又通过实验并结合飞机机翼的横截面图分析飞机机翼产生升力的原因。流体压强与流速的关系这一知识点的内容较为抽象，我们一般不易看见，所以对于初中生学习起来就更为困难。在本节课的教学过程中可适当让学生动手做些实验，来观察流体运动而产生的一些现象，这样更有助于学生对这一知识的理解。
二、教学目标 知识与技能
1、知道流体的压强与流速的关系
2、了解飞机的升力是怎样产生的
过程与方法
1、通过对鸟类羽翼的观察和探究，认识升力
2、通过实验探究，认识气体的压强跟流速有关的现象
情感态度 与价值观
1、领略气体压强差异所产生现象的奥妙，获得对科学的热爱和亲近感
2、培养学生敢于表达自己的想法，随时关注周围的人和事以及有关现象
三、教学重点、难点的确定
流体的压强与流速的关系，从教材的安排及教学目标的要求上看，它应是本节课的重点。
因该知识在日常生活和生产中有较广泛的应用，而该知识本身较为抽象，所以教材中有关它的应用——机翼(鸟翼)升力产生的原因是本节的难点。
四、教学设计理念：
1、为了让学生自然轻松获得“液体压强与流速的关系”的知识，我从学生前面所学的连通器原理导入，让学生自然地由旧知过渡到新知。
2、对“气体压强与流速的关系”这个知识点的处理，主要充分调动学生的学习积极性，采用与液体类比的方法，运用“讨论·实验·探究·创造·反思”五位一体的教学模式，以“提出问题——进行类比——形成假说——实验检验——得出结论——生活应用”为主线的思维程序让学生自己探究，利于培养学生逻辑思维能力和归纳总结的能力。
3、为了让学生的学习得到进一步的升华，在最后的创造活动中，学生活学活用，自行解决鸟翼(机翼)升力产生的原理，让学生真正成为学习的主人。
五、教具和媒体
CAI课件、自制伯努利管、自制漏斗、气泵、乒乓球、烧杯、水、吸管、玻璃棒、电吹风、自制鸟翼模型、白纸、双面胶、玩具彩球、洗衣机的排水管、水槽、纸花。
六、课时安排
1课时
七、教学过程简述
(一)展示学习目标
(二)情景引入(5分钟)
播放龙卷风VCD
导入：
在刚才的画面中，为什么龙卷风会轻而易举地掀开房顶呢?让我们一起学习§10.1流体的压强与流速的关系，就可以揭开这个谜底。
(三)新授(25分钟)
1、伯努利原理(20分钟)
(1)液体压强与流速的关系(5分钟)
①教师演示实验——伯努利实验
②学生观察实验并讨论得出：
管子粗的部分的流速小，液体压强大;管子细的部分的流速大，液体压强小。
液体流速与压强的关系：流动液体中的压强，流速较大的位置，压强较小;流速较小的位置，压强较大。
(2)气体压强与流速的关系(15分钟)
①引导学生类此猜想：既然液体的压强与流速有这样的关系，那么气体也有类似的关系吗?
②学生利用教师提供的器材(乒乓球、玻璃棒、纸条、吸管、烧杯、水、剪刀、双面胶)自行设计实验探究。
③教师演示自行设计实验“彩球跳舞”。
这个实验装置是自制教具，将矿泉水水桶的上端割下来(连桶口)，然后将其接在气泵上，通过气泵送出很强的气流，当将玩具彩球置于自制漏斗下面，玩具彩球不会下落，而是在自制漏斗下面旋转。
④师生共同总结：气体的压强与流速有关。
⑤师生共同进一步总结得出：
伯努利原理——流体在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。
向学生介绍这就是著名的伯努利原理，并讲述伯努利的生平简介，进行情感教育。
2、升力(5分钟)
(1)学生利用电吹风和自制鸟翼模型进行实验探究，鸟翼的升力究竟是怎样产生的。
这个自制鸟翼模型在课前经过上十次的改进和实验，最后用泡沫做成鸟翼模型。且模型与支架间用吸管连接，从而保证实验直观、成功率高。
(2)师生共同讨论总结：(并播放flash)
鸟翼上方空气流速快，压强小：鸟翼下方空气流速慢，压强大。因此在鸟的上下表面产生了压强差，由于压强差的存在，使产生了作用在鸟翼上的向上的升力。
(四)巩固与评价(10分钟)
1、说一说(观看飞机飞行表演，简述飞行升力产生原理)
2、找一找(观看一段录像，找出其中科学性错误)
3、想一想(课前引入VCD，龙卷风为什么能掀开房顶)
4、讲一讲(“香蕉球”为什么能沿弧线飞行)
5、做一做(“天女散花”)
(五)课后练习
流体压强与流速的关系范文2
[关键词]：液体的粘滞性 医用物理 教学研究
通常情况下，物质表现为三种状态（即固态、液态和气态），不同的物态分别形成了固体、液体和气体。例如，水的三种物态分别可形成冰、水和水蒸气。在物质的这三种常态中，固体不具流动性，但它具有变形性和对外形改变的强烈抵抗性；液体和气体虽然分别处于不同的物态，但它们也有某些相同之处，液体和气体的一个共同的、也是它们最主要的特性就是流动性。因此，液体和气体通称为流体。
一、流线和流管
在一般情况下，如果观察河水的流动，就会发现河中央的水要比靠近河边的水流速快。自河中央到崖边，水流速度逐渐减小。水在水管中的流动情况也是这样，自管中央到管壁，水流速度也是逐渐减小的。实际液体流动时，因速度不同可分为若干个不同的层，相邻两层之间存在着相互的内摩擦力，这称为液体的粘滞性。实际液体的可压缩性一般都很小。为了突出液体的流动性，也为了使问题便于研究，这里需要引入理想液体概念。既不可压缩，又无粘滞性的液体，称为理想液体。
液体流动中，虽然液体微粒经过空间不同点时速度可以不同，但如果空间每个定点的流速都不随时间而变化，这样的流动称为定常流动。在正常季节里，河水的缓流动，自来水管中水流速度不太大时，都可看成定常流动。与定常流动不同的是非定常流动。在非定常流动中，空间各定点上的流速往往会随时间而变化无常。
在研究定常流动时，可以用一系列曲线来形象地表示液体微粒流过的轨迹。在任一时刻，使曲线上的每一点的切线方向与流经该点的液体微粒的速度方向一致，这样的曲线称作流线。对于定常流动，处在同一条流线上的液体微粒，它不会跑到另一条流线上。也就是说，流线不会相交。液体做定常流动时，流线的形状是稳定不变的。从流线的分布情况可以了解流速的大小，流线密的地方，流速大；流线疏的地方，流速小。
还可以选取一束流线形成流管。在定常流动中，因为流线的形状是稳定不变的，所以流管最外层的流线形成了一个管子，它跟真实的管子一样。使用流线和流管，可以更加形象地描写液体的流动，从而帮助我们更好地了解液体流动的规律。在人体血液循环中，除了近心脏血管外，正常情况下血液的流动可看作定常流动。但在心室快速射血期，在主动脉和肺动脉根部，因血流速度很大，则可出现非定常流动。
二、连续性原理
通常把单位时间内通过流管某一截面的液体体积称作流量，用Q表示，Q=Sv（单位是米3/秒，符号为m3/s）。在一段粗细不同的流管中，设粗细不同处的横截面积分别为S1和S2，在这两个截面处的流速分别是v1和v2，则在单位时间内流过截面S1和S2的液体流量应分别为Q1=S1v1和Q2=S2v2。
对于作定常流动的不可压缩液体来说，根据质量守恒定律，在单位时间内流过管子两横截面的流量是相等的，所以有Q1=Q2，即
S1v1=S2v2
上式称为连续性原理。连续性原理表明，液体在同一流管中作定常流动时，其流速与流管横截面积的乘积为一恒量。或者说，在同一流管中，液体的流速与流管的横截面积成反比。
三、粘滞性和粘滞系数
前面提到，实际液体的流动一般表现为分层流动状态，简称层流。在这种流动状态中，因不同层上的流速不同，相邻两层之间存在着相对滑动，但层与层之间没有横向混杂，所以层流仍属定常流动。
实际液体流动时，由于各层的流速不同，层与层之间存在着相互作用，流速小的一层给流速大的一层以阻力，流速大的一层给流速小的一层以拉力，液体的这种性质称为粘滞性。对于一些粘滞性比较小的液体，在小范围内流动时，其粘滞性作为次要因素可以忽略不计。对于粘滞性比较大的液体，其粘滞性的影响则不能忽略。对于有的液体，虽然其粘滞性很小，但由于是大范围的长距离流动，其粘滞性的影响也不能忽略。
在一个流管中，自管中央向边缘，每一层的流速要比它稍外的一层要快些，要比它稍内的一层要慢些，中央轴线这一层流速最大，第二层次之……越向外层，流速越慢，与管壁接触的液层附着在管壁上，速度近乎为零。
实际液体除了作层流外，当流速过大时还会表现出湍流和过渡流。如果流动的各层彼此不相混合、只作相对滑动，这就是层流。如果液体不能保持层流，层与层之间相互混杂、急而回旋，这种流动称为湍流。介于层流和湍流之间，液体的流动状态虽不稳定，但未出现旋涡，这称为过渡流。
人体血液循环中，在心脏瓣膜附近，由于它的快速启、闭，在局部造成突然的高速血流，将出现湍流。当人体做剧烈运动时，主动脉中也可以出现湍流。除此之外，正常的血液循环中，血管的其他部位一般不会出现湍流。
层流不会发出声音。与层流不同，湍流能发出声音。临床上常用的心音听诊，就是用听诊器来探听心脏在收缩、舒张活动中所发出的声音是否正常。因此，心脏听诊是一种简单而又重要的诊断方法，这对医生了解病人心血管系统的健康状况具有重要意义。特别是有些心脏瓣膜狭窄的病人，当血流加快时，湍流引起的杂音尤为明显。另外，动脉和静脉血管瘤、先天性血管畸型以及创伤等原因也可在血管中造成湍流，而发出在正常情况下不该出现的杂音。
通常情况下，血液在血管内作层流是无声的，但当血流冲过狭窄管道形成湍流时，则会发出声音。根据这个道理，在使用水银式血压计测定血压时，需要使用充气袋来束缚压闭肱动脉血流，然后在缓慢放气过程中，当血流冲过被压扁的狭窄血管形成湍流时会发出声音，医生根据这个声音变化来判读血压计上的读数。这种间接测定血压的方法，首先是由俄国科学家科罗特科夫发明的，因此常把这种声音称为“科罗特克夫”声。
由于相邻两层之间存在着速度差，层与层之间在流动方向上就存在着切向作用力。以其中的某一层为例，它一方面要受到稍内一层向前的拉力，同时它又受到稍外一层向后的拉力作用。这种相邻两层之间的作用力称作内摩擦力（也称粘滞力）。内摩擦力的大小，与两层的间距Δx、两层间的接触面积S、速度差Δv有关，还与液体的性质有关。
设相距Δx的两层间的速度差为Δv，比值ΔvΔx称作速度梯度。速度梯度表示在单位层距上由一层过渡到另一层时流速变化的快慢程度。速度梯度的大小，等于在垂直于流动的方向上、单位距离上流速的变化量。
由实验可知，内摩擦力的大小，跟速度梯度ΔvΔx成正比，跟液体中两流层的相互接触面积S成正比。即
f=ηSΔvΔx
上式中的比例系数η称为液体的粘滞系数（早也称粘度），它是液体粘滞性的量度。在国际单位制中，η的单位是帕•秒（符号Pa•s）。
表1中列出了一些常见液体的粘滞系数。粘滞系数η的大小，需要通过实验来测定。由实验可知，液体的粘滞系数既与液体的种类有关，又与温度有关。不同种类的液体其粘滞系数不同。例如，人体血液的粘滞系数大约是水的4～5倍。一般情况下，对于同一种液体，当温度升高时，其粘滞系数将减小。液体的粘滞性只是在流动时才显现出来。对于静止液体，不必考虑其粘滞系数的大小。理想液体则是粘滞系数为零的假想的液体。
还应指出，血液中含有大量的血细胞，它的粘滞系数不是一个定值，但在正常的生理条件下，其值的变化范围不会太大。但在生病时，或在使用了某些药物后，其血液的粘滞系数就会发生相应的变化。
四、泊肃叶定律
1846年，泊肃叶通过实验研究，总结得出了粘滞性液体在粗细均匀的水平圆管中作定常流动的规律。这就是著名的泊肃叶定律（也称泊肃叶公式），其公式如下
Q=πr28ηL(p1-p2)
式中的r是管子的半径，L是管子的长度，(p1-p2)为管子两端的压强差，η是液体的粘滞系数，Q为液体的流量。
泊肃叶公式也可改写成如下形式Q=ΔPR
式中的R=8ηLπr4，称为流阻（其单位是帕•米3/秒，符号为Pa•s•m-3）。在管子长度L、半径r及液体粘滞系数η确定的情况下，流阻R为一定值。由此式可知，实际液体在粗细均匀的水平圆管中作定常流动时，流量Q与管两端压强差ΔP=P1-P2成正比，与流阻R成反比。这跟电学中的欧姆定律非常相似。因此，人们把R称作流阻（在医学中有时也把这个流阻称为外周阻力）。
现对泊肃叶定律作如下讨论：
流阻R与管子半径r的四次方成反比。这说明，管子的半径对流量的影响有非常大的作用。例如，在管子长度、压强差等条件相同的情况下，要使半径为r2的管子与半径为r的管子具有相同的流量，这时并联细管的根数需要达到24，即16根。
流阻R与管子的长度L成正比。管子越长，流阻越大。
流阻R与液体的粘滞系统η成正比。液体的粘滞系数越大，流阻就越大。
由此可见，流量Q是由流管的几何特征、液体的粘滞系数η和管子两端压强差ΔP等因素共同决定的。
泊肃叶定律可以近似地用于讨论人体血液流动。但应指出，由于血管具有弹性，与刚性的管子不同，其半径是可变的，因此流阻会随血管半径的变化而变化，这个变化有时也会导致血液流量的变化。
五、血液的流动
血液循环系统包括动力和管路两个部分。动力部分是心脏，管路部分是血管。血液的流动是比较复杂的，主要因为：第一，血液是一种由血浆和血细胞、水、无机化合物等组成的复杂液体；第二，血液的粘滞系数不恒定；第三，血管富有弹性，血液在流动中会受到血管弹性和体温等因素的影响。这些说明了血液不同于一般的粘滞性液体，它是一种复杂的粘滞性液体。因此，在讨论血液的流动时，必须考虑到生命系统的这种复杂性。
血液循环的途径是：左心室收缩把血液送入主动脉，并经由大动脉、小动脉及其分支送达并联的毛细血管，然后又经小静脉、大静脉、腔静脉回到右心房。虽然心脏射血是断续的，但由于血管具有弹性，以及血流本身惯性和粘滞性等原因，使血液在血管中形成连续流动。血液的循环过程，可近似地看作定常流动。
在心血管系统，主动脉只有一条，主动脉分成多个大动脉，又分成更多的小动脉。主动脉截面积最小，约3~4cm2，血流速度最快，平均约20～30cm/s。由于从动脉到毛细血管，血管的总横截面积逐渐增大，而毛细血管到静脉血管的总横截面积又逐渐减小，由连续性原理可知，血流速度从动脉到毛细血管将逐渐减慢，而从毛细血管到静脉又逐渐加快。
由于毛细血管总数量多，其总截面积约为主动脉弓的700～800倍，若按连续性原理计算，其血流速度应为主动脉弓血流速度的 1700~1800，约为0.03～0.05cm/s。但实际上，毛细血管中的流速略大于此值。这是因为，在平时，所有毛细血管并不是同时都开通，总有一部分是闭锁的，所开通的毛细血管总截面积小于上述估计值。而到了静脉之后，随着截面积的逐渐减小，血流速度又有所增快，在到达下腔静脉时，其血流速度大约是8～10cm/s。
还应指出，上面所说的血管横截面积是指同类血管的总横截面积。由于血液的粘滞性，在血管的同一截面上，靠近管中央轴线的血流速度大，靠近管壁附近的血流速度小。因此，上面所说的流速，是指血管横截面上的平均流速。
六、血压和血压的测量
血压是指血液对血管壁的侧压强。产生血压的前提，是心血管系统内有足够的血量充盈血管，从而产生充盈压；心脏收缩射血的力量，是产生血压、推动血液流动的根本原因。由于血管壁具有弹性，在心室收缩射血时，血管内压强升高，动脉血管会被动地扩张。在心室停止射血后，动脉管壁因弹性回缩，能继续推动管内血液向前流动，同时动脉血压也逐渐降低，血流速度逐渐缓慢。接着，下一次心室又收缩射血，如此往复。因此，动脉血压表现为脉搏压。
动脉血压随着心动周期而呈周期性的变化。大约在心室收缩中期，动脉压达到它的最高值，此值称为收缩压；从收缩的后期直至舒张期末，动脉压逐渐降到它的最低值，此值称为舒张压。对于健康成年人来说，肱动脉处的收缩压大约13.3kPa～16.0kPa，舒张压大约8.0kPa至10.7kPa。
静止液体内压强跟深度的关系为p=ρgh。在国际单位制中，压强的单位是帕，符号是Pa。1Pa=1N/m2。在医学临床上，常用kPa（千帕）作为血压的单位，同时也允许使用mmHg（毫米汞柱）作为血压的单位。两者之间的关系可通过与1大气压的数值比较来换算：
因为1atm=760mmHg=101.3kPa，所以1kPa=7.5mmHg。
主动脉血压是反映血液循环功能的重要指标，也是反映人体健康状况的一个主要参数。血压过高或过低都属病态。因此，测量血压是一种常用的检体方法。临床上，被测量的血管常用肱动脉，测得的血压可大致代表主动脉血压。
用水银式血压计测量血压称作听诊法，这是一种间接测定血压的方法。此法的主要依据有两点：一是连通气压相等原理；二是血液在血管内流动时，通常是没有声音的，但当血液冲过狭窄管道而形成湍流时，则可发出声音。在医学上，这个声音称为科氏声。科氏声的发生与血液的湍流有密切关系。
测量血压时，首先要使压强计水银柱置于刻度零位，并与心脏处在同一水平面，压脉袋缚绕在左臂或右臂肱动脉处，其下缘约在肘窝稍上2cm处，听诊器探头置于肘窝尺侧动脉表面皮肤上。在测量中，听、看要配合好，以准确读数。
测量时用打气球对充气袋充气加压，气袋压强经软组织作用于肱动脉。当气袋压强大于收缩压，即压闭肱动脉中的血流。然后通过打气球缓慢放气，当气袋的压强等于或稍低于收缩压时，血流即冲过压闭的血管而形成湍流，同时从听诊器能听到与心率同步的声响，与此同时读得计示压强值，此即收缩压。
继续放气，随着气袋压强缓慢下降，动脉受压逐渐减小，血管开放时间和血流量渐增，血流随着脉搏作断续流动，心脏每收缩一次，均可听到一个声响，当气袋压强降至不再压迫动脉，声响转为低沉，血流也由断续转为连续，恢复层流，科氏声消失。临床实践中，常以声响转为低沉时的计示压强值作为舒张压。
需要指出，在测量血压的过程中，通过听诊器对血流声音判断，即对科氏声进行判断，可以找到这样两个压强平衡点：一个与收缩压平衡，一个与舒张压平衡。在测量时要注意读准这两个平衡点上的压强值。
流体压强与流速的关系范文3
1.1教材分析
本节复习课是华师大版科学（八年级）上第三章内容，本章分为四节，教材安排各种活动把压力、压强、液体压强、大气压强以及流体的流速与压强的关系的知识展现出来。压力、压强是生活和生产中应用广泛的概念，同时在解释一些自然现象中也经常用到，又是学习浮力以及高中的有关内容的基础。压强的概念是贯穿本章的核心，液体压强是本章的难点，大气压强是一个重要的物理现象。在初中学业考试中，本章知识历来是每年考查的热点。
1.2学情分析
通过新授课的学习和学生已有的力学水平，学生大致知道本章的各部分知识点。但本章知识需要综合运用力、密度、二力平衡等知识，思考有关问题，解释有关现象需要一定的分析表达能力，又加之学生当时的认知水平和遗忘，我们的学生对各部分知识点的认识不成体系且已经弱化。因此，复习中应帮助学生构建本章知识框架，梳理知识核心，形成重点脉络，提高复习效率。
1.3教学流程
复习引入、发现问题1、2、3…问题1…温习旧知提供材料、创新情景设计实验、分享新知梳理知识、构建框架触类旁通、拓展延伸问题1.
2复习目标
【知识与技能】
（1）了解压力、压强的含义，能说出日常生活中增大和减小压强的方法；
（2）感受液体压强、大气压强的存在，描述它的特点，并能解释有关的现象；
（3）感知流体压强与流速的定性关系，并能解释有关的现象。
【过程和方法】
（1）通过生活中常见的矿泉水瓶等材料，创新情景，两人小组合作设计实验，交流成果，温故知新；
（2）通过活动交流、提高分析问题、解决问题的能力，逐步完成知识梳理，构建本章知识框架。
【情感态度与价值观】
（1）通过学生利用矿泉水瓶等材料设计实验并贯穿复习全过程，增强了学生动手动脑的能力，并能深刻体会到科学就在身边；
（2）感悟同伴互助、合作学习与分享成功的喜悦。
3复习重点、难点
3.1复习重点
（1）压力、重力的区别
（2）探究压力作用效果的影响因素
（3）液体压强的特点
（4）大气压强的存在与应用的实例
（5）流体的压强与流速的关系
3.2复习难点
（1）运用压强公式进行估算
（2）定性了解液体内部压强的大小
（3）大气压强的应用
4复习方法
先设置开放性的问题，提供矿泉水瓶等材料设计验证实验，激发学生复习的兴趣，通过交流，发现学生知识盲点，明确本节复习要点，再通过提出问题、温习旧知，利用矿泉水瓶等材料、创新情景，引导学生利用它设计并动手实验，交流成果，构建框架，达到知新。
5复习准备
装有水的矿泉水瓶（2人一只），大头针，透明胶带，钢尺，乒乓球，气球，热水等。
6复习过程
【复习引入激发兴趣】
师：子曰：“温故而知新，可以为师矣”，我们复习要在温故时发现问题，并解决问题达到知新的目的，在初中科学实验中，用矿泉水瓶作实验器材可以研究很多问题，今天，我们将用到它来复习（八上）第三章《压力 压强》。现在请你以矿泉水瓶为实验器材，适当添加其它辅助器材，设计三个实验来研究或说明本章的科学问题。
学生活动：同桌合作，以矿泉水瓶等为器材设计实验。
（通过设计开放性问题，可以培养学生的创新能力，初步体现素质教育的要求。通过求解这一问题，可以激发学生的求知欲，提高学习兴趣，考查学生的发散思维能力和创新能力）
师：请指出你设计的实验能说明的是本章哪块内容？
（在学生展示实验设计、交流成果基础上，结合学生回答并板书，为建立知识框架做准备）
师：本章还有哪些知识点呢？
学生回顾，师生共同得出本章复习要点：
（1）什么是压力，压力和重力的区别和联系？
（2）压力作用效果跟哪些因素有关？
（3）液体压强有哪些特点？
（4）大气压强的存在及测定
（5）气体压强与体积的关系
（6）流体压强与流速的关系
（通过以上环节，明确学生对本章知识的掌握情况，便于更有针对性或选择性开展以下活动）
复习1：什么是压力，压力和重力的区别和联系。
【提出问题温习旧知】
师：回顾什么是压力？压力和重力的区别和联系？
（激活学生原有知识，快速温习旧知）
【创新情景探索知新】
师：提供给你矿泉水瓶、钢尺、透明胶带，要求设计能演示压力和重力大小关系的实验。
（引导学生利用矿泉水瓶来自主设计实验，成果展示，分享新知。体现以学生为本理念，学生在动手动脑过程中获得解决问题的能力，体验合作交流的快乐）
复习2：压力作用效果跟哪些因素有关？
【提出问题温习旧知】
师：压力作用效果跟哪些因素有关？
【创新情景探索新知】
师：提供矿泉水瓶，海绵等材料，要求设计演示影响压力作用效果的因素。
（引导学生利用矿泉水瓶来自主设计实验，展示成果，师生互动，让学生再次体会压强概念形成的科学思维方法，揭示压力、压强的内部联系）
【梳理知识触类旁通】
（1）刚买的一瓶矿泉水瓶倒放在桌上，产生的压强大概是多少？（考查学生灵活解决实际问题的能力，此题估计即可）
（2）你有什么方法减少这瓶矿泉水瓶对桌面的压强呢？
复习3：液体内部压强的特点？
【提出问题温习旧知】
师：回顾一下液体内部压强的特点？
【创新情景探索新知】
师：利用矿泉水瓶、大头针、刻度尺、剪刀等材料，（1）要求设计验证同一深度，液体内部各个方向都有压强且相等；（2）要求设计验证同种液体压强随深度的增加而增大。
学生活动：同桌合作，以矿泉水瓶等设计实验，成果展示，分享新知。
（导学生利用矿泉水瓶来自主设计实验，展示成果，师生互动，体验科学探究的乐趣）
【梳理知识触类旁通】
（1）液体压强特点（师生共同归纳）
（2）液体压强公式及物理意义：P=pgh （结合书本简单介绍）
（3）将一瓶装满矿泉水瓶由正放改为倒放时，水对瓶底与瓶盖的压强怎样变化？若未装满呢？
（4）将一瓶装满矿泉水瓶由正放改为倒放时，水对瓶底与瓶盖的压力怎样变化？跟水的重力的关系如何？ 若未装满呢？
（可乐瓶可模拟三种常见容器，如图1所示）
解题技巧：由液体产生的F和p，一般容易得到p，再根据F=pS，得出F。
（5）一个可乐瓶灌满水，用大头针扎一个洞。①观察现象？②再将瓶盖盖好，水还会流出来吗？（可能与什么有关系呢）
复习4：大气压强的存在及测定
【提出问题温习旧知】
师：回顾有哪些现象能说明大气压的存在？
【创新情景探索新知】
师：提供矿泉水瓶、一个水槽、一张纸、热水、剪刀、吸管等材料设计说明大气压存在的实验。
学生活动：同桌合作，以矿泉水瓶等设计实验，成果展示，分享新知。
【梳理知识触类旁通】
（1）大气压的测定、大气压的变化、大气压的应用
（2）在托里拆利测大气压实验中，若用水代替水银，大气压能支撑多高的水柱呢？
（3）将装满水的矿泉水瓶浸没在水中，向上提起，瓶口始终浸没在水中，会有什么现象？为什么？若瓶底破了呢？
复习5：气体压强与体积的关系
【提出问题温习旧知】
师：气体压强与体积有什么关系？
【创新情景探索新知】
用矿泉水瓶做成的装置，教师演示实验。
（1）吹不大的气球将橡皮塞塞紧瓶口，往气球内用力吹气，结果会怎样？
想一想：这个实验说明了什么？
（2）开口的大气球
往气球内用力吹气，气球吹大后，立即用橡皮塞塞紧瓶口，结果会怎么样？（开口的气球还是鼓着）
想一想：开口的气球为什么能鼓着？
（3）喷水的气球
往气球内加满水，拔出橡皮塞，你发现了什么现象？（看到了会喷水的气球，水喷的很高且几乎喷完）
想一想：是什么力量使水向上喷呢？
【梳理知识 触类旁通】
1.气体压强与体积的关系及应用
2.气体压强与气体压强
复习5：流体压强与流速的关系
【提出问题温习旧知】
师：流体压强与流速的关系？
【创新情景探索新知】
师：提供矿泉水瓶、剪刀、乒乓球设计一个验证流体压强和流速关系的实验。
学生设计实验，展示成果。
【梳理知识触类旁通】
（1）流体压强与流速的关系
（2）你能否使矿泉水瓶中的乒乓球出来呢？
7板书设计
压力压力的作用效果压强固体压强
液体压强
气体压强
流体压强与流速的关系
流体压强与流速的关系范文4
双J管在临床上使用广泛[1]，特别是在输尿管结石的治疗中。但是与之相关的并发症仍旧相当频繁地出现[2]，对患者产生各种各样的副作用。在这个方面来说，放置有支架的输尿管内的尿动力学，在结晶形成和生长、生物膜及细菌菌落形成等这些物理化学作用或者是生物作用中起到了至关重要的作用[3，4]。不论是从数学角度还是实验角度，一些研究者也尝试着去模拟置入支架后的输尿管中的尿液流动，但是对于量化支架性能上的流体动力学参数却的基础研究却几乎没有。因此，了解输尿管支架的置入对上泌尿道尿动力学的影响，以及其与一些临床相关因素的关系，变得十分有必要，这些因素包括因细菌感染引起的尿液浓度变化，或者是输尿管内腔的不同程度阻塞。所以，本课题的主要目标，是通过一个模仿输尿管结构制作的人工模型，研究置入输尿管支架后并且有结石阻塞的输尿管中的尿动力学。借助此模型，测得肾盂压强在尿液粘度、液体流速和输尿管阻塞率这些不同物理因素的变化下的定量数据。这项研究的结果会帮助我们理解这些参数是如何同时地或者独立地影响输尿管支架的性能，以及对整个上泌尿道起何作用。
2实验方法
2.1设计制作输尿管模型
使用ICEMCFD14.0制作家猪输尿管的CAD模型（输尿管尺寸数据取自当地屠宰场）。与此同时，使用一个直径2cm、高3.6cm的圆柱形空腔作为肾盂。使用3D打印机根据设计好的CAD图形打印出硬质阳模。然后准备好一个透明空心塑料圆筒（内直径3.8cm，长33cm），将阳模沿圆筒中轴线置入其中，接着缓慢向圆筒内灌入去除气体的聚二甲基硅氧烷（PDMS）前体和固化剂的混合物（10：1w/w）并加热固化，完成模型制作。由于PDMS材料高度透明，因此最终的输尿管模型就是可以从外部一览无余的一个中空圆柱体，内腔道尺寸和之前实验测得的尺寸一致。
2.2检测肾盂内液体压强
正常情况下，肾盂内的压强的生理值低于20cmH2O[5]。本实验模型中肾盂部分的压强是通过一只导管顶端压力传感器测得的，其中分别有三个独立的变化量：体积流速、流体动力学粘度和输尿管阻塞率。记录压强时使用一个在LabVIEW环境下编写的简易程序。严格按照临床操作步奏向输尿管模型中置入一根41cm长的双J管，恰使其末端卷曲部分分别处于模型的肾盂部分和膀胱部分。此支架内直径1.28mm，外直径2.08mm。为了研究尿液粘度变化对肾盂内压强的影响（例如尿液感染或者是肾功能障碍时），输尿管模型中的尿液是由蒸馏水和甘油以不同浓度混合的甘油溶液所替代。实验过程中，我们准备了六种浓度的甘油溶液，每种都具有不用的流体动力学粘度，其质量分数如下：0，10，20，30，40，50。粘度值见表1。将注射器泵连接至肾盂部分，来模拟尿液在肾脏的产生过程。在实验中采用四种不同的流速（Q）（表1），范围在猪体内尿液流速的生理范围内（0-20ml/min）。我们利用八只塑料小球体来充当阻塞物，通过给每个小球沿中轴线方向钻不同大小的圆孔，来控制阻塞率。
3实验结果
图2中列举了在两种阻塞率（图2a中OB%=98.84%；图2b中OB%=87.62%）之下，肾盂压强与流速和尿液粘度的关系，其中不同浓度的甘油溶液，代表了不同的粘度，在图中用符号区分开。通过图2，可以看出，肾盂压强与输尿管内流体流速和流体粘度分别成线性关系，并随着流速的增大、粘度的增加而增加。输尿管模型中，肾盂压力与液体流速Q和输尿管阻塞率OB%的关系如图2所示。图2a中显示，模型上段阻塞率100%，液体粘度μ=1cP（蒸馏水）时的情形。图中回归线的斜率表示了系统里的流体阻力（m=1.06cmH2O/（ml/min））。同时我们可以看到，此时肾盂内压强只有在一种试验情况下超过了临界值20cmH2O，即流速Q=20ml/min。肾盂压强和阻塞率的关系如图2所示，在μ=1cP，Q=20ml/min时，可以看到有三组数据肾盂压强超过了临界值，分别为阻塞率OB%=96，99，100。结合μ和OB%的整个变化范围，流体阻力（m）可以表示为P-Q插值函数的斜率，如图2a。m的值见表2。随着阻塞率OB%从0增至100（由下至上），或者随着粘度μ从1cP增加至6cP（由左至右），m的值也随之增长。大多数R2数值接近0.9，表示肾盂内压强P和阻塞率OB%存在线性关系，P和粘度μ也是线性关系。小一些的m和R2数值是由于处在输尿管无阻塞的情况（OB%=0，输尿管模型中无支架，也无塑料小球），这种情况下粘度μ的增加对压强P影响很小。图2a为阻塞率OB=100%，粘度为1cP时，肾盂压强随流速变化的情况（流速变化范围为0-20ml/min）；图2b为流速为20ml/min，粘度为1cP时，肾盂压强随阻塞率变化的情况（阻塞率变化范围为80%-100%）。图中上部横线表示生理上肾盂可承受的最大压强的临界值（20cmH2O）。表2m为流体阻力（cmH2O*60s/ml），即回归线斜率（压强与流速之比），R2为线性回归分析中的一个参数，值越接近于1，说明数据的拟合度越高。此表展示了流体阻力与粘度和阻塞率之间的关系。图3中的A、B、C、D、E区域表示在流体力学粘度作用下的输尿管模型中的肾盂压强，其中X轴表示粘度（cP），Y轴表示流速（ml/min），数据来自对实验测得数据点的线性内插。图中字母代表不同数值的压强，依据对肾脏的不同影响，A部分表示生理上的“安全区域”（P<15cmH2O），B部分表示生理上的“警示区域”（15cmH2O<P<20cmH2O），C和D部分则表示“危险区域”（P>20cmH2O）。图3a所示为未阻塞的输尿管中的情况，即使当流体粘度和流速都最高时，肾盂内液体压强也始终低于临界值。这种情况下，最小压强（当Q=5ml/min，μ=1cP时）为0.4±0.08cmH2O，最大压强（当Q=20ml/min，μ=6cP时）为1.4±0.11cmH2O。图3b所示情况为置入支架、但并没有在模型内腔上段放置塑料小球的输尿管，流体阻力因输尿管支架的插入，而显著增大，在略高一些的流速Q和粘度μ值下，图片上出现了警示区域、甚至危险区域。在有塑料小球存在的情况下（意味着更高的阻塞率，图3c中OB%=88，图3d中OB%=100），当流速Q和度μ值都较低时，也会出现更大面积更严重的“警告区域”与“危险区域”。
4分析与讨论
尿液通过置入有支架的输尿管的排放，是一个受多种因素影响的复杂过程，它受控于肾盂内的压强、膀胱内压强、输尿管阻塞的严重程度、输尿管支架内径、外径的大小、支架长度支架上孔洞的多少以及尿液本身的物理性质（例如尿液粘度）。在有支架存在的输尿管内，尿液的流动范围既可以顺着腔外区域（支架外壁与输尿管内壁之间的间隙），也可以是支架的内部区域。一些研究尝试过从性质上对置有支架的输尿管内的流体动力学进行描述，然而，就我们所知，定量化的研究数据仍然是一片空白，定量的了解能够引起肾脏损害、尿液感染或者是输尿管支架结垢的种种因素才是学术研究更重要的主题。从这个角度来说，我们制作的仿生的透明模型可以作为非常接近地模拟阻塞并且有支架置入的输尿管内的流体力学环境的一次尝试。如图2和表2里所示的，我们证实了在绝大多数例子里，肾盂内液体压强与尿液浓度、流速以及输尿管内腔的阻塞程度之间成线性相关。在无阻塞的情况下，测得模型内的最小流体阻力为0.007cmH2O/（ml/min），并且它并不会随尿液浓度的改变而发生显著变化。关于输尿管支架能单方面造成有实质性意义的阻塞的其他证据，我们还可以对比表2中，比较完全无阻塞的输尿管中的流体阻力和仅放有支架（“仅支架”）时的输尿管中的阻力两者的大小，后者明显高于前者。另外，在图3b中出现的“警告区域”和“危险区域”同样印证输尿管支架的阻塞效果。此输尿管模型还能为临床医生提供一些帮助，使他们能够定量的了解，在一些具有临床意义的情况下，单个或者多个变化因素对肾盂内液体压强的影响。例如，图3中，我们可以很直观的看出，在一定的阻塞率下，不同尿液流速和粘度的组合会产生多大肾盂内的压强，其究竟是处于20cmH2O等高线以上还是以下。而20cmH2O等高线左下方的区域是安全区域，代表了肾脏功能正常，右上方区域为相对危险的区域，可能会对肾脏功能造成潜在损害。同时，表2清晰的表明了上尿路中尿液粘度的微小增长或者是阻塞程度的微增在对肾盂内压强大幅影响的同时，是如何显著影响系统中的流体阻力的。另外，比较图3c和图3d，图3d较图3c阻塞率有略微上升（从88%至100%），但是“安全区域”的范围却大大减小，若不想潜在地对肾脏造成损伤，尿液粘度和流速大小都需要加以限制。
5结束语
流体压强与流速的关系范文5
关键词：响应速度 先导式溢流阀 AMESim 仿真优化
中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0064-04
先导式溢流阀是液压系统中的一个重要的部件，其响应速度直接影响液压系统的性能。先导式溢流阀阀组参数的选取与匹配是溢流阀设计的关键内容，直接影响到先导式溢流阀的响应速度。本文通过分析先导式溢流阀的工作原理，通过AMESim仿真分析的方法对先导式溢流阀进行优化分析，得出了一系列可供参考的数据，为先导式溢流阀的优化提供了一定的理论参考。
1 先导式溢流阀的工作原理
本文介绍的为一种用于大型液压机的溢流阀，在液压机工作过程中，难免会产生超载现象，当一旦超载，需要高灵敏性溢流阀对其液压回路实现快速卸荷，以免对设备产生重大的破坏。
大型液压机的卸荷系统具有高压、大流量的特点，因此，一般采用的是插装阀，图1所示为插装阀主阀结构图。阀芯的运动是由油口A、油口B液压压强所产生的力，控制腔X的液压力，弹簧的弹力以及摩擦阻尼等合力所决定，通过控制控制腔X，可以对先导式溢流阀实现方向、压力、流量等控制。
图2为此溢流阀的先导阀的部分结构。1处是此先导阀的控制腔，由于此溢流阀的高压特点，因此在1处还接有远程控制口，为先导阀提供背压；2处接主阀的控制腔X；3处为先导阀的卸荷油口；4处为高压油路接入端；5处为先导阀的一个通孔，目的是防止过高的压力使先导阀阀芯产生过大的径向力。
图3即为此先导式溢流阀的液压原理图，A为主供油口，为液压油路提供主要供应，B处为保压油路，即通过小流量泵为先导阀提供一定的背部压力，C为阻尼孔，D为高压油路，E为液压缸。当液压缸内部压力急剧增大，先导阀高压油接入端产生的力便会增大，当此力大于先导阀远控油与弹簧力以及阻尼力的合力时，先导阀处于要开启状态，移动一个小的位移，此时液压系统会发出电信号使保压油路换向，先导阀的控制腔压力迅速降至零，从而使先导阀迅速开启，此时，由于阻尼孔C的阻尼作用，主阀控制腔的压力小于主阀阀芯口处的压力，主阀开启，实现液压系统的卸荷。
2 AMESim仿真理论公式
近些年计算机仿真技术已经发展成为设计开发产品的重要工具，在液压系统设计或者液压元件的设计开发方面计算机的应用也越来越广泛[1]。
AMESim可以通过模型库的概念来研究系统的动态或者稳态性能[2]，而模型库可通过客户化不断升级和改进[3]。AMESim软件采用基于物理模型的图形化建模方式，和功率键组合图法类似，但比功率键组合图更为先进[4～5]。
在AMESim运行过程中，每一个物理模型图对应着一定的数学模型，因此它与系统动态数学模型即状态方程之间存在逻辑上的一致性[6～7]。本次仿真主要的数学模型有液体压缩模型、阀口流量计算模型、阻尼孔流量计算模型等等。
流体也是会被压缩的，通常状态下，我们所说的液体体积弹性模量是指在0 bar下的弹性模量。在液压仿真过程中，随着压强的变化，液体的体积弹性模量并不是一个常数，这可以用AMESim中的可变容积模块。流体的密度是压力、温度和流体种类的函数。如果变化很小的话，可以采用泰勒级数的前三项来近似表达：
（1）
由质量守恒定律：
（2）
由（1）与（2）可得 （3）
式中：为液体体积弹性模量；为液体密度；为液体压强；为液体体积；为液体质量；为液体温度。
先导式溢流阀阀口流量按下式计算：
（4）
式中：为卸荷口流量；为基准流量；为流速变化；为阀口开口变化；为阀芯直径；为阀口直径；为流速；为压强为下液体密度；为压强为下液体密度。
先导式溢流阀阻尼孔流量按照下式计算：
（5）
式中：Q为阻尼孔流量；为流量系数；A为阻尼孔面积；为压降；为常压下液体密度。
3 基于AMESim的先导式溢流阀建模（见图4）
由于本文中的先导式溢流阀用于一种受力液压缸的过载保护，对卸载灵敏性要求较高，液压缸工作时承受一定的外界载荷，当液压缸内的液压油承受的压力超过额定压强时，先导式溢流阀便会开启实现卸荷作用，因此通过HCD库建立了如图3所示的液压系统模型。
此模型在初始阶段（1～4 s）通过液压泵6给液压缸1供油，在从4 s开始，给予液压缸施加力信号，此力信号的施加模拟真实状况下液压缸的受力情况。由于单向阀5的作用，此时液压缸内部的最大压强取决于先导式溢流阀的卸荷压力，当液压缸所受到的外界压力大于先导式溢流阀的开启压力时，先导阀4迅速开启，并且在阻尼孔3的作用下，主阀2随之打开，实现液压卸荷，其中阻尼孔8的作用是控制先导阀的流量。
先导式溢流阀的响应速度是考量液压系统性能的重要指标，为保证液压系统安全可靠，先导式溢流阀应当足够灵敏。
4 液压系统参数设置
根据现有设备的工作状况，开始阶段0～4 s通过液压泵对液压缸充入一定量的液压油，第四秒开始对液压缸施加力信号，在2 s内升到160000 N，然后在4 s内降为零。液压缸直径为400 mm，长度为500 mm。主阀阀芯的质量为2.5 kg，直径为53 mm，主阀控制腔直径为58 mm，阀芯的开启高度为19 mm，主阀阀芯的预压力为200 N，弹簧刚度为10 N/mm；先导阀阀芯质量为0.1 kg，直径为14 mm，先导阀液体进口处阀孔直径为10 mm，控制腔直径为15 mm，控制腔的保压压强为10 bar，先导阀开启高度为8 mm，先导阀阀芯的预压力为20 N，弹簧刚度为5 N/mm。阻尼孔3的直径为3 mm，阻尼孔8直径为4 mm。
5 仿真结果分析与优化措施
设置仿真的时间间隔为0.0005 s，仿真时间为20 s，对模型进行仿真分析。得到的主阀流量曲线如图5所示。
从流量曲线图中读出，主阀在5.2155 s到5.269 s阶段完全打开，开启的时间为0.0545 s，响应速度较慢。
由前面的对溢流阀卸荷原理分析可知，溢流阀的响应特性由溢流阀本身的尺寸参数决定，下面我们通过对主阀行程、阻尼孔3、阻尼孔8、主阀阀芯与主阀控制腔直径匹配五个方面对溢流阀进行优化。
5.1 主阀行程
将先导阀主阀的行程分别设置为 0.006 m，0.009 m，0.012 m，分别处理仿真模型，其他的参数保持不变，开启时间均为 5.27-5.2155=0.0545s，仿真结果如图6所示。因此，主阀的行程对先导阀的响应特性几乎没有影响。
5.2 阻尼孔3
将阻尼孔的尺寸改成分别改成4 mm与2 mm，分析仿真曲线如图7与图8所示。
图7与图8分别为改变阻尼孔3直径所产生的仿真曲线。当阻尼孔减小至2 mm时，先导阀的开启速度由原来的0.0545升至5.2595-5.2155=0.044 s，响应速度明显增强，分析原因为，当达到卸荷压力，先导阀打开时，由于阻尼孔变小，因此图1中主阀阀芯端的压力与主阀控制腔压力之差变的更大，从而产生更大的力的作用推动主阀打开，因此响应速度会变快；相反，当阻尼孔3变大时，溢流阀的开启速度变为5.2945-5.2165=0.078 s，响应速度明显变慢，因此阻尼孔3变小时有利于提高先导式溢流阀的响应速度。但阻尼孔也不易过于小，会对先导阀的开启稳定性带来一定的影响。
5.3 阻尼孔8
将阻尼孔8的直径分别改为5 mm与7 mm，其余参数不变，主阀流量如图9、图10所示。
由仿真曲线可以得出，当阻尼孔8为5 mm时，先导式溢流阀响应速度为0.0325 s，当阻尼孔8为7 mm时，先导式溢流阀的响应速度为0.0275 s。因此，随着阻尼孔8的增大，溢流阀的响应速度变快。由理论公式（5）可知，阻尼孔的压降的平方根与阻尼孔的流量成正比，因此，当阻尼孔8的直径增大时，阻尼孔3的流量便会增大，从而导致阻尼孔3的压降越大，所以溢流阀响应速度变快，但是受先导式溢流阀尺寸影响，阻尼孔8不易过大。
5.4 主阀阀芯与主阀控制腔面积匹配
将主阀控制腔面积由58 mm减小至55 mm，进行仿真，得到如图11所示曲线。
由图7可以看出，当减小控制腔面积时，响应速度为0.0365，速度变快。分析原因为：当减小控制腔面积时，当先导阀开启产生压降时，由于控制腔面积减小，控制腔内部产生的力便会减小，主阀阀芯与控制腔产生的压力差便会增大，从而使响应速度变快，但是适当增大控制腔的面积有利于提高主阀的密封压力从而提高主阀的密封性，因此控制腔的面积也不易过度减小。
5.5 综合优化
下面我们将控制腔面积改为55 mm，阻尼孔3直径改为2 mm，阻尼孔8直径改为7 mm对先导式溢流阀进行优化，得到如图12所示曲线。
经过以上参数的优化，溢流阀的卸荷时间由之前的0.0545 s变为5.2295- 5.216=0.0135 s，响应速度得到了大幅提高。对先导式溢流阀的性能优化起到了很大的参考意义。
6 结论
通过对先导式溢流阀原理以及响应特性进行分析，并通过建立液压模型进行仿真计算，明确了先导阀的工作原理以及对先导式溢流阀灵敏性具有影响的参数，经过对参数的优化，提高了先导式溢流阀的开启速度并得到以下结论。
（1）主阀阀芯行程对先导式溢流阀的开启速度影响不大。
（2）阻尼孔3与阻尼孔8对先导式溢流阀的开启速度影响较大，适当减小阻尼孔3直径与增大阻尼孔8直径可以加快先导式溢流阀的开启速度，但过度减小阻尼孔3对溢流阀开启稳定性会带来一定的影响。
（3）适当减小主阀阀芯控制腔直径可以加快先导式溢流阀的开启。
通过对先导式溢流阀进行优化，使先导式溢流阀的开启速度由原先的0.0545s提升至0.0135s，大幅度的提高了先导式溢流阀的响应速度，为先导式溢流阀的设计以及优化提供了一定的理论参考。
参考文献
[1] 程安宁.液压仿真技术的应用与发展[J].机床与液压，2004（5）：9-10.
[2] 付永领，祁晓野.AMESim系统建模和仿真：从入门到精通[M].北京航空航天大学出版社，2006.
[3] 海，于江华.液压仿真新技术 AMESim及应用[J].机械，2006，33（11）： 35-37.
[4] Sagirli A，Bogoclu M E，Omurlu V E.Modeling the dynamics and kinematics of a telescopic rotary crane by the bond graph method：Part I[J].Nonlinear Dynamics，2003，33（4）：337-351.
[5] Sagirli A，Bogoclu M E，Omurlu V E.Modeling the dynamics and kinematics of a telescopic rotary crane by the bond graph method：Part II[J].Nonlinear Dynamics，2003，33（4）：353-367.
流体压强与流速的关系范文6
关键词：离心压缩机 喘振 预防
一、喘振发生的条件
根据喘振原理可知，喘振在下述条件下发生：
1、在流量小时，流量降到该转速下的喘振流量时发生
压缩机特性决定，在转速一定的条件下，一定的流量对应于一定的出口压力或升压比，并在一定的转速下存在一个极限流量――喘振流量。当流量低于这个喘振流量时压缩机便不能稳定运行，发生喘振。在一定转速下使流量大于喘振流量就不会发生喘振。
2、管网系统内气体的压力，大于一定转速下对应的最高压力时发生喘振
如果压缩机与管网系统联合运行，当系统压力大大高出压缩机该转速下运行对应的极限压力时，系统内高压气体便在压缩机出口形成恒高的“背压”，使压缩机出口阻塞，流量减少，甚至管网气体倒流，造成压缩机喘振。
二、 在运行中造成喘振的原因
在运行中可能造成喘振的各种原因有：
1、系统压力超高
造成这种情况有：压缩机紧急停机，气体为此进行放空或回流；出口管路上的单向逆止阀门动作不灵活关闭不严；或者单向阀距压缩机出口太远，阀前气体容量很大，系统突然减量，压缩机来不及调节，防喘系统未投自动等等。
2、吸入流量不足
由于外界原因使吸入量减少到喘振流量以下，而转速，使压缩机进入喘振区引起喘振。这种情况的原因有：压缩机入口滤器阻塞，阻力太大，而压缩机转速未能调节造成喘振；滤芯太脏，或冬天结冰都可能发生这种情况；入口气源减少或切断，如压缩机供气不足，压缩机没有补充气源等等。所有这些情况如不及时发现及时调节。压缩机都可能发生喘振。
3、机械部件损坏脱落
机械密封，平衡盘密封，O型环等部件安装不全，安装位置不准或者脱落，会形成各级之间，各段之间串气，可能引起喘振；过滤器阻力太大，逆止阀失效或破损也都可以引起喘振。
4、操作中，升速升压过快，降速之前未能首先降压
升速、升压要缓慢均匀，降速之前应先采取卸压措施：如放空，回流等；以免转速降低后，气流倒灌。
5、工况改变，运行点落入喘振区
工况变化，如改变转速，流量，压力之前，未查看特性曲线，使压缩机运行点落入喘振区。
6、正常运行时，防喘振系统未投自动
当外界因素变化时，如蒸汽压力下降或气量波动；汽轮机转速下降而防喘振系统来不及手动调节；或来气中断等；由于未用自动防喘振装置可能造成喘振。
7、介质状态变化造成喘振
喘振发生的可能与气体介质状态有很大关系。因为气体的状态影响流量，从而也影响喘振流量，当然影响喘振。如进气温度，进气压力，气体成分即分子量等对喘振都有影响。当转速不变，出口压力不变时，气体入口稳度增加容易发生喘振；当转速一定，进气压力越高则喘振流量值也越大；当进气压力一定，转速不变，气体分子量减少很多时，容易发生喘振。
三、防止与消除喘振的方法
1、防止与消除喘振的根本措施是设法增加压缩机的入口气体流量
对一般无毒，不危险气体如空气，CO2等可采用放空；对合成气，天然气，氨等气体可采取回循环。采用上述方法后可使流经压缩机的气体流量增加，消除喘振；但压力随之降低，浪费功率，经济性下降。如果系统需要维持等压的话，放空或回流之后应提升转速，使排出压力达到原有水平。在升压前和降速，停机之前，应当将放空阀或回流阀预先打开，以降低背压，增加流量，防止喘振。
2、根据压缩机性能曲线，控制防喘裕度
防喘系统在正常运行时应投入自动。升速，升压之前一定要事先查好性能曲线，选好下一步的运行工况点，根据防喘振安全裕度来控制升压，升速。防喘振安全裕度就是在一定工作转速下，正常工作流量与该转速下喘振流量之比值，一般正常工作流量应比喘振流量大1.05～1.3倍， 裕度太大，虽不易喘振，但压力下降很多，浪费很大，经济性下降。
3、在升压和变速时，强调“升压必先升速，降速必先降压”的原则）
压缩机升压应当在汽轮机调速器投入工作后进行；升压之前查好性能曲线，确定应该到达的转速，升到该转速后再提升压力；压缩机降速应当在防喘阀门安排妥当后再开始；升速，升压不能过猛过快；降速降压也应当缓慢，均匀。
4、防喘阀门开启和关闭必须缓慢，交替
防喘阀门操作不要太猛，避免轴位移过大，轴向推力和振动加剧，油密封系统失调。如压缩机组有两个以上的防喘阀门的话，在开或关时应当交替进行，以使各个缸的压力均匀变化，这对各缸受力，防喘和密封系统协调都有好处。
5、采用“等压比”升压法和“安全压比”升压法
为了安全起见，在升压时可以采用“等压比”升压法， “安全压比”升压法对升压时防止喘振是有效的。它的基本原理是根据压缩机各缸的性能曲线，在一定转速下有一个喘振流量值，它与转速曲线的交点便对应一个“喘振压比”（或排出压力）。在此转速下，升压比（或排出压力）达到此数值便发生喘振。因此控制压比也就是控制一定转速下的流量。如果根据防喘裕度，计算出不同转速下的正常流量，也就是安全流量，再查出对应的压比（或排出压力），在升压时根据转速，使压缩机出口压力值不超过安全压比计算出的出口压力，就不会发生喘振了。可以将不同转速下正常流量，排出压力绘成图表和曲线。在升速升压时，根据转速查出安全的出口压力，升压不超过此压力便不会喘振。它们的关系如图所示。
图中QC为该转速下的喘振流量；εc对应的喘振流量的喘振压比（或排出压力）；QN考虑安全裕度后的正常流量即安全流量；对应安全流量的安全压比。升压比ε与出口压力的关系为：
四、总结
压缩机的控制在化工企业生产中是极其重要的，而抗喘振控制系统是是离心式压缩机的一个重要控制系统，它的可靠性将直接关系到压缩机的安全稳定运行。充分认识和理解其控制方案对于优化和改进压缩机的控制室有益的，随着科技的进步和发展，相信更加合理和先进的控制方案将会随时出现。
参考文献：
[1]何龙，张瑞妍.离心式压缩机防喘振研究[J].压缩机技术， 2009，（5）.
