《流体力学泵与风机》期末考试试卷参考答案
一、判断题（本大题共 10 小题，每小题1 分，共 10 分）
1．没有粘性的流体是实际流体。 错 (1分) 2．在静止、同种、不连续流体中，水平面就是等压面。如果不同时满足这三个条件，水 平面就不是等压面。错 (1分)
3．水箱中的水经变径管流出，若水箱水位保持不变，当阀门开度一定时，水流是非恒定流动。 错 (1分)
4．紊流运动愈强烈，雷诺数愈大，层流边层就愈厚。错 (1分) 5．Q 1=Q 2是恒定流可压缩流体总流连续性方程。错 (1分) 6．水泵的扬程就是指它的提水高度。错 (1分) 7．流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。错 (1分) 8．一变直径管段，A 断面直径是B 断面直径的2倍，则B 断面的流速是A 断面流速的4倍。
对 (1分)
9．弯管曲率半径Rc 与管径d 之比愈大，则弯管的局部损失系数愈大。错 (1分) 10．随流动雷诺数增大，管流壁面粘性底层的厚度也愈大。错 (1分) 二、填空题（本大题共 4小题，每小题 3 分，共 12 分）
11．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 (3分) 12．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 (3分)
13．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R 等于4a
R =，当量直径de 等于a d e = ( 3分)
14．并联管路总的综合阻力系数S 与各分支管综合阻力系数的关系为
3
211
111s s s s +
+=。管嘴与孔口比较,如果水头H 和直径d 相同，其流速比V
孔口/V 管嘴等于82
.097
.0=,流量比Q 孔口
/Q
管嘴
等于
82
.060
.0=
。 (3分) 三、简答题（本大题共 4小题，每小题 3分，共 15 分） 15．什么是牛顿流体？什么是非牛顿流体？
满足牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体,反之为非牛顿流体。 （3分） 16．流体静压强的特性是什么？
流体静压强的方向垂直于静压面，并且指向内法线，流体静压腔的大小与作用面的方位无关，只于该点的位置有关。 （3分） 17．什么可压缩流体？什么是不可压缩流体？
流体的压缩性和热胀性很小，密度可视为常数的液体为不可压缩流体，反之为可压缩流体。（3分）
18．什么是力学相似？
原形流动与模型流动在力学上包括三方面的相似，即几何相似、运动相似、动力相似，统称为力学相似。
19．试述泵与风机的工作原理
当叶轮随轴旋转时，叶片间的气体也随叶轮旋转而获得离心力，并使气体从叶片间的出口处甩出。被甩出的气体及入机壳，于是机壳内的气体压强增高，最后被导向出口排出。气体被甩出后，叶轮中心部分的压强降低。外界气体就能使风机的的吸入口通过叶轮前盘中央的孔口吸入，源源不断地输送气体。离心式泵的工作原理也是如此。（3分） 五、计算题（本大题共 3 小题，共43分）
21．齿轮泵由油箱吸取润滑油，其流量为s m Q /102.133-?=，润滑油的运动粘度为s m /10425-?=ν，油的重度为3/9000m N =γ，吸油管长10m ，管径mm d 40=，油泵进口最大允许真空度为2.5m 水柱，求油泵允许的安装高度?=H （15分）
解：建立o-o 1-1断面能量方程
l h g
v
p H +++=++20002
22
γ （3分）
955104104102.1445
33
=??????+=---ππdv Q R e <2320 （2分）
流态为层流 2
32d lv
h l γμ= （3分）
81
.904.00012.016900098105.224
22
22
???-?=---=πγl h g v p H -
4
404
.04
81.90012
.010104.032??
????-π
（5分）
=1.85m （2分）
22．有一圆滚门，长度l =10m ，直径D=4.2m ，上游水深H1=4.2m ，下游水深H2=2.1m ，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。（15分）
)(2
12
2
2121H H p p p x -=-=γ (6分) ＝7.648)1.22.4(10807.92
12=-???kN (3分
)
kN l l R Al p z 7.10181.23.03.02
1
3602.278222=?+?+=
=?=πγγ (6分) 23．水力清砂高压水枪喷嘴如图所示。水枪喷嘴出口直径d 0=7mm ，d 1=15mm ，水枪工作水量Q=160升/分。用喷嘴射流来冲毁铸型芯砂。试确定喷嘴内壁对水的作用力。（13分）
解：沿管轴x 方向所有外力及动量变化为
)(1211v v g
Q
R A p F x -=
-=∑γ (2分)
s m A Q
V /1.151
1==
(2分) g
v p g v p 222
0211γ
γ+=+ (2分) N A A v v g
A p 407)1.155.69(81
.9281
.91000)(21221212
011=-??=
-=
γ
(2分)
N A p P 07.4111==
N v v g
Q
F x 5.14)(10=-=
∑γ (3分)
N F P R x 2621454071=-=-=∑ (2分)
《流体力学泵与风机》期末考试试卷参考答案 一、判断题（本大题共 10 小题，每小题1 分，共 10 分） 1．没有粘性的流体是实际流体。 错 (1分) 2．在静止、同种、不连续流体中，水平面就是等压面。如果不同时满足这三个条件，水 平面就不是等压面。错 (1分) 3．水箱中的水经变径管流出，若水箱水位保持不变，当阀门开度一定时，水流是非恒定流动。 错 (1分) 4．紊流运动愈强烈，雷诺数愈大，层流边层就愈厚。错 (1分) 5．Q 1=Q 2是恒定流可压缩流体总流连续性方程。错 (1分) 6．水泵的扬程就是指它的提水高度。错 (1分) 7．流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。错 (1分) 8．一变直径管段，A 断面直径是B 断面直径的2倍，则B 断面的流速是A 断面流速的4倍。 对 (1分) 9．弯管曲率半径Rc 与管径d 之比愈大，则弯管的局部损失系数愈大。错 (1分) 10．随流动雷诺数增大，管流壁面粘性底层的厚度也愈大。错 (1分) 二、填空题（本大题共 4小题，每小题 3 分，共 12 分） 11．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 (3分) 12．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 (3分) 13．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R 等于4a R =，当量直径de 等于a d e = ( 3分) 14．并联管路总的综合阻力系数S 与各分支管综合阻力系数的关系为 3 211 111s s s s + +=。管嘴与孔口比较,如果水头H 和直径d 相同，其流速比V 孔口/V 管嘴等于82 .097 .0=,流量比Q 孔口 /Q 管嘴 等于 82 .060 .0= 。 (3分) 三、简答题（本大题共 4小题，每小题 3分，共 15 分） 15．什么是牛顿流体？什么是非牛顿流体？ 满足牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体,反之为非牛顿流体。 （3分） 16．流体静压强的特性是什么？ 流体静压强的方向垂直于静压面，并且指向内法线，流体静压腔的大小与作用面的方位无关，只于该点的位置有关。 （3分） 17．什么可压缩流体？什么是不可压缩流体？ 流体的压缩性和热胀性很小，密度可视为常数的液体为不可压缩流体，反之为可压缩流体。（3分） 18．什么是力学相似？
2004环本《流体力学泵与风机》试卷B答案 一.填空题（每空1分，共计16分） 1.作用在流体的每一个质点(或微团)上的力。 2.流动性。 3.泵的几何安装高度过大；安装地点大气压较低；输送液体温度过高。 4.几何相似；动力相似；运动相似；边界条件和起始条件。 5.泵所输送的单位重量流量的流体从进口至出口的能量增值。 6.减少或增加管网的阻力损失；更换风机；改变风机转速。 7.水力损失；容积损失；机械损失。 二.名词解释（每题3分，共计15分） 1.因次分析法:就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种 性质的分析来研究现象相似性的方法。它是以方程式的因次和谐 性为基础的。 2.流线：指在某一时刻，各点的切线方向与通过该点的流体质点的流速方向重 合的空间曲线称为流线。 3.水击：有压管中的液体，由于阀门或水泵突然关闭，使得液体速度和动量发 生急剧变化，从而引起液体压强的骤然变化，这种现象称为水击。 4.恒定流动：是指动力平衡的流动，流场中各点流速不随时间变化，由流速决 定的压强，粘性力和惯性力也不随时间变化。这种流动称为恒定 流动。 5.当量糙粒高度：就是指和工业管道粗糙区 值相等的同直径尼古拉兹粗糙管 的糙粒高度。 三.判断并改错(每题2分，共计10分) 1.(×)水的粘滞性随温度的升高面减小，空气的粘滞性随温度的升高面增加。 2.(×)两台泵或风机是否相似，通常根据工况相似来提出相似关系。 3.(×)静止水体中，某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。 4.(×)水流总是从总水头大的地方向总水头小的地方流动。 5.(√) 四.选择题(每题2分，共计12分) (3)；（2）；（3）；（3）；（2）；（3） 五.简述题(每题5分，共计15分) 1.①离心泵的吸升管段在安装上应当避免漏气，管内要注意不能积存空气。水平管段除应有顺流动方向的向上坡度外，要避免设置易积存空气的部件。②底阀应淹没于吸液以下一定的深度。③不能在吸入管段上设置调节阀门。④有吸入段的离心泵装置中，启动前应先向泵及吸入管段中充水，或采用真空泵抽除泵内和吸入管段中的空气。采用后一种方法可以不设底阀。⑤为了避免原动机过载，泵应在零流量下启动，而在停车前，也要使流量为零，以免发生水击。
第一章绪论 作用在流体上的力 1kgf=9.807N 力作用方式的不同分为质量力和表面力。 质量力：作用在流体的每一个质点上的力。单位质量力f 或（X,Y,Z ）N ╱kg 表面力：作用在流体某一面积上且与受力面积成正比的力。又称面积力，接触力。 表面力 单位N ╱㎡，Pa 流体的主要力学性质 流体都要发生不断变形，各质点间发生不断的相对运动。 液体的粘滞性随温度的升高而减小。 气体的粘滞性随温度的升高而增大。 黏度影响（流体种类，温度，压强） 压缩系数：单位体积流体的体积对压力的变化率。○ 流体的力学模型 将流体视为“连续介质”。 无粘性流体。 不可压缩流体。以上三个是主要力学模型。 第二章流体静力学 流体静压力：作用在某一面积上的总压力。 流体静压强：作用在某一面积上的平均或某一点的压强。 流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。 在静止或相对静止的流体中，任一点的流体静压强的大小与作用面的方向无关，只与该点的位置有关。 静止流体质量力只有重力。 水平面是等压面。 水静压强等值传递的帕斯卡定律：静止液体任一边界面上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要原有的静止状态不被破坏）。 自由面是大气和液体的分界面。 分界面既是水平面又是等压面。 液体静压强分布规律只适用于静止、同种，连续液体。 静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 静止气体充满的空间各点压强相等。 平面上的液体压力 水静压力的方向是沿着受压面的内法线方向。 作用于受压平面上的水静压力，只与受压面积A ，液体容重γ及形心的淹没深度h c 有关。 作用于平面的水静压力数值上等于压强分布图形的体积。 曲面上的液体压力 压力体：受压曲面与其在自由面投影面积之间的柱体。 垂直于表面的法向力（P ） 平行于表面的切向力（T ）
流体力学泵与风机部分习题答案 2-15 解：（1）当1γ为空气 21p p = ()A B p h z p =++γ ()h z p p p B A +=-=?γ 3.01000 8.9??= k p a pa 94.22940== （2）当1γ为油 31p p = ()z H h p p A +++=γ1 ()H h p p B γγ++=13 H h z H h p p p p p B A γγγγγ--+++-=-=?131 h z h 1γγγ-+= 1.09000 2.010008.91.010008.9?-??+??= k p a pa 04.22040== 2-16 解：21p p = ()211h h H p p M +++=水γ 212h h p p a 汞油γγ++= ()2121h h p h h H p a M 汞油水γγγ++=+++ ()2.010008.96.1378502.05.110008.998011???+?=++??+-h h 26656785098002.098005.1980098011+=+?+?+-h h 1960147009802665619501--+=h m h 63.51= 2-28 解：()21h h p -=γ
() () () b h h h b h h h h P 0 2210 212145 sin 45 sin 21-+--= γγ ()() 145 sin 22310008.9145 sin 232310008.92 10 ?-??+?-? -???= kN N 65.343465022 510008.9==? ?= () () ()P bl h h h bl h h h h l D D D 2 22110 212145 sin 45 sin 2 1-+--=γγ m 45.22 2 510008.92 22210008.923 22 210008.9=? ????+? ? ?= 2-32 解：b h h b h h P 0 22 21 45 sin 2 145 sin γγ+ = 22 22210008.92 122 22110008.9?? ???+ ????= kN N 8576.1106.1108572810008.9==??= P h h b h h h h b h h l D 0 2102202102145sin 3245sin 2145sin 245sin ? ?? ?? ++??? ??+=γγ 2810008.92 3 72410008.9222410008.9??? ??+???= 2613= 267 22613=-=p l T P G l T l P l G ?=?+? 226 72810008.9162.19?=???+?T kN T 31.1013 4.27481.9=+ = 2-41 解：245sin 0 =?=r h b h h P x ?? ??=2 1γ 421221000 8.9?? ? ??=
《流体力学泵与风机》课程教学大纲 课程简介 课程简介：本门课程讲述流体的基本概念和属性，尤其是流体与刚体和固体在力学行为方面的区别。以此为基础和出发点，介绍流体静平衡所遵循规律及点压和面压的计算方法，并以介绍流体运动的一系列基本概念为前提，推导出流体力学的三大基本方程。然后介绍管路系统的水力计算和流体孔口出流计算以及水击现象的基本概念，并介绍相似性原理和因次分析方法，讲述泵与风机工作原理及典型结构，了解泵与风机的实际运行知识，重点掌握如何选择泵与风机。 课程大纲 一、课程的性质与任务： 本课程是热能与动力工程、建筑环境与设备工程专业的主干技术基础课程之一，是学科基础课。本课程是研究流体的基本力学规律及其在工程（特别是本专业各类工程）中应用的一门学科。 本课程以流体力学基础为主，流体力学部分学生主要应掌握基本理论和计算方法，特别是一元流动的基本理论和计算方法，需要牢固掌握泵与风机结构、工作原理和运行维护知识。这为后续课程的学习提供必要基础知识和计算方法，同时，也为学生今后解决生产实际问题打下理论基础和技能准备。 二、课程的目的与基本要求： 本课程以讲述流体力学基本概念、基础知识和基本原理为主，特别 是一元流动的基本理论和计算方法，培养学生从纷繁复杂的流体运动中 突出主要矛盾、忽略次要矛盾、提炼力学模型的辩证唯物主义的科学思 维方法，着重培养学生解决工程问题的能力。了解流体力学课程的基本 内容及其在制冷、空调、建筑给排水、食品冷藏等工程中的应用，认识
到流体力学是热能与动力工程、建筑环境与设备工程专业的主要专业技术基础课。并通过一定数量习题和实验，使学生具有足够的感性认识和实际动手的能力。通过学习，能正确掌握本课程对各类流体力学问题的分析和处理方法。 三、面向专业： 热能与动力工程、建筑环境与设备工程 四、先修课程： 《高等数学》、《大学物理》、《工程数学》、《工程力学》等。 五、本课程与其它课程的联系： 本课程的先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《工程数学》、《工程力学》等。与本课程之间联系是： 1)高等数学：本课程需要高等数学中微分学、积分学、场论等方面 的基础知识； 2)大学物理：大学物理中的力学、分子物理学和热力学以及振动和 波都是学习本课程的基础； 3)工程力学：工程力学是学习本课程的重要基础，特别是其中连续 介质取分离体的概念，应力的概念，受力分析与平衡方程式，牛 顿第二定理及动量定律等。 本课程的后续课程：《传热传质学》、《流体输配管网》、《暖通空调》、《制冷原理与设备》、《汽轮机》等，本课程是学好这些后续课程必备的专业基础。 六、教学内容安排、要求、学时分配及作业： 第一章绪论（4学时） 1．流体力学的研究对象、任务及应用(B)； 2．作用在流体上的力(A)； 3．流体的主要力学性质(A)； 4．流体的力学模型(B)。 作业：P12—P13，习题1-3、1-7、1-9、1-12、1-14. 第二章流体静力学（8学时） 1．流体静压强及其特性(A)；
1.描绘出下列流速场 解：流线方程： y x u dy u dx = （a ）4=x u ，3=y u ，代入流线方程，积分：c x y +=4 3 直线族 （b ）4=x u ，x u y 3=，代入流线方程，积分：c x y +=28 3 抛物线族 （c ）y u x 4=，0=y u ，代入流线方程，积分：c y = 直线族 （d ）y u x 4=，3=y u ，代入流线方程，积分：c y x +=23 2
抛物线族 （e ）y u x 4=，x u y 3-=，代入流线方程，积分：c y x =+2243 椭圆族 （f ）y u x 4=，x u y 4=，代入流线方程，积分：c y x =-22 双曲线族 （g ）y u x 4=，x u y 4-=，代入流线方程，积分：c y x =+22 同心圆 （h ）4=x u ，0=y u ，代入流线方程，积分：c y = 直线族 （i ）4=x u ，x u y 4-=，代入流线方程，积分：c x y +-=2 2
抛物线族 （j ）x u x 4=，0=y u ，代入流线方程，积分：c y = 直线族 （k ）xy u x 4=，0=y u ，代入流线方程，积分：c y = 直线族 （l ）r c u r =，0=θu ，由换算公式：θθθsin cos u u u r x -=，θθθcos sin u u u r y += 2 20y x cx r x r c u x +=-=，220y x cy r y r c u y +=+= 代入流线方程积分： c y x = 直线族
第 1 页 共 3 页 南华大学2010 –2011学年度第2学期 一、填空题 1、作用在流体上的力根据力作用的方式不同可以分为 和 。 2、流体运动有两种结构不同的流动状态 和 。 3、为保证管嘴正常工作，一般管嘴长度L 与管径d 的关系为[L]= d ，作用水头 的极限值[H 0]= 。 4、两台水泵的比转速分别为n s1与n s2，且n s1>n s2，则水泵流量Q 1 Q 2；扬程H 1 H 2。 5、泵或风机的损失可以分为 ； ； 。 二、选择题 1、 与牛顿内摩擦定律有关的因素是： (A)压强、 速度和粘度； (B) 切应力、流体的粘度与速度梯度； (C)切应力、温度、粘度和速度； (D)压强、 粘度和角变形。 2、理想液体的特征是： (A) 粘度为常数； (B) 无粘性； (C) 不可压缩； (D) 符合p/ρ=RT 。 3、图2-1示盛水封闭容器中，1、2、3在同一水平面上，则： (A)p p p 123>>； (B)p p p 123<<； (C)p p p 213>>； (D)p p p 123=<。 图2-1 4、变水头收缩管出流： (A) 有当地加速度和迁移加速度； （B ）有当地加速度无迁移加速度； （C ）有迁移加速度无当地加速度； ( D) 无加速度。 6、输水管道在流量和水温一定时，随着直径的增大，水流的雷诺数Re ( )： (A) 增 大 (B) 减 小 (C) 不 变 (D) 不 定 8、某台水泵转速为n 时流量为Q,扬程为H ，轴功率为N ，当转速提高到2n 时，水泵的流量、扬程、轴功率分别为： (A) 2Q 、4H 、6N (B) 4Q 、2H 、8N (C) 2Q 、4H 、8N (D) 4Q 、2H 、6N 9、如模型比尺为1:20, 考虑粘滞力占主要因素，采用的模型中流体与原型中相同，模型中流速为50m/s,则原型中流速为______m/s 。 A 11.1 B 1000 C 2.5 D 223 10、由功率P 、流量Q 、密度ρ、重力加速度g 和作用水头H 组成一个无量纲数是 gH Q P A ρ) (； gH PQ B ρ)(； gH P Q C ρ)(； g PQ H D ρ)( 三、作图题 1、定性绘制图中管路系统的总水头线和测压管水头线。 四、判 断 题 1．一个工程大气压等于98kPa,相当于 10m 水柱的压强。
哈尔滨商业大学2004——2005学年第一学期 《流体力学泵与风机》期末考试试卷 一、判断题（本大题共 10 小题，每小题1 分，共 10 分） 1．没有粘性的流体是实际流体。 2．在静止、同种、不连续流体中，水平面就是等压面。如果不同时满足这三个条件，水平面就不是等压面。 3．水箱中的水经变径管流出，若水箱水位保持不变，当阀门开度一定时，水流是非恒定流动。 4．紊流运动愈强烈，雷诺数愈大，层流边层就愈厚。 5．Q 1=Q 2 是恒定流可压缩流体总流连续性方程。 6．水泵的扬程就是指它的提水高度。 7．流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。 8．一变直径管段，A断面直径是B断面直径的2倍，则B断面的流速是A断面流速的4倍。 9．弯管曲率半径Rc与管径d之比愈大，则弯管的局部损失系数愈大。 二、填空题（本大题共 4小题，每小题 3 分，共 12 分） 11．流体力学中三个主要力学模型是（1）；（2）（3）。12．均匀流过流断面上压强分布服从于规律。 13．正方形断面管道(边长为a)，其水力半径R等于__________，当量直径de等于
____________________。 14．并联管路总的综合阻力系数S与各分支管综合阻力系数的关系为______________。管嘴与孔口比较,如果水头H和直径d相同，其流速比V孔口/V管嘴 等于________________,流量比Q 孔口/Q 管嘴 等于_____________________。 三、简答题（本大题共 5小题，每小题 3分，共 15 分）15．什么是牛顿流体？什么是非牛顿流体？ 16．流体静压强的特性是什么？ 17．什么可压缩流体？什么是不可压缩流体？ 18．什么是力学相似？
第1章绪论 1.1 试从力学分析的角度，比较流体与固体对外力抵抗能力的差别。 答：固体在承受一定的外力后才会发生形变; 而流体只要承受任何切力都会发生流动，直到切力消失; 流体不能承受拉力，只能承受压力。 1.2 何谓连续介质模型？为了研究流体机械运动的规律，说明引用连续介质模型的必要性和可能性。 答：把流体当做是由密集质点构成的、内部无空隙的连续体来研究，这就是连续介质模型。建立连续介质模型，是为了避开分子运动的复杂性，对流体物质的结构进行简化，建立连续介质模型后．流体运动中的物理量都可视为空间坐标和时间变址的连续函数．这样就可用数学分析方法来研究流体运动。 1.3 按作用方式的不同，以下作用力：压力、重力、引力、摩擦力、惯性力，哪些是表面力？哪些是质量力？ 答：压力、摩擦力是表面力；重力、引力、惯性力是质量力。 1.4 为什么说流体运动的摩擦阻力是内摩擦阻力？它与固体运动的摩擦力有何不同？ 答：上平板带动与其相邻的流层运动，而能影响到内部各流层运动，说明内部各流层间存在切向力，即内摩擦力，这就是黏滞性的宏观表象。也就是说，黏滞性就是流体的内摩擦特性。摩擦阻力存在于内部各流层之间，所以叫内摩擦阻力。固体运动的摩擦力只作用于固体与接触面之间，内摩擦阻力作用于流体各流层之间。 1.5 什么是流体的粘滞性？它对流体流动有什么作用？动力粘滞系数μ和运动粘滞系数v有何区别及联系？ 答：黏滞性的定义又可表示为流体阻抗剪切变形的特性。由于流体具有黏性,在流动时存在着内摩擦力,便会产生流动阻力，因而为克服流动阻力就必然会消耗一部分机械能。消耗的这部分机械能转变为热，或被流体吸收增加了流体的内能,或向外界散失，从而使得推动流体流动的机械能越来越小。运动黏滞系数是动力黏滞系数与密度的比。 1.6 液体和气体的粘度随着温度变化的趋向是否相同？为什么？ 答：水的黏滞系数随温度升高而减小，空气的黏滞系数则随温度升高而增大。原因是液体分子间的距离小，分子间的引力即内聚力是构成黏滞性的主要因素，温度升高，分子动能增大，间距增大，内聚力减小，动力黏滞系数随之减小：气体分子间的距离远大于液体，分子热运动引起的动掀交换是形成黏滞性的主要因素．温度升高．分子热运动加剧，动址交换加大，动力黏滞系数随之增大。 1.7 液体和气体在压缩性和热胀性方面有何不同？他们对密度有何影响？ 答：压缩性是流体因压强增大．分子间距离减小，体积缩小，密度增大的性质。热胀性是温度升高．分子间距离增大，体积膨胀，密度减小的性质。水的压缩性和热胀性都很小，一般均可忽略不计。气体具有显著的压缩性和热胀性。压强与温度的变化对气体密度的影响很大。
流体力学泵与风机蔡增基第五版下答 案
1.描绘出下列流速场 解：流线方程： y x u dy u dx = （a ）4=x u ，3=y u ，代入流线方程，积分：c x y +=43 直线族 （b ）4=x u ，x u y 3=，代入流线方程，积分： c x y +=283 抛物线族 （c ）y u x 4=，0=y u ，代入流线方程，积分： c y = 直线族 （d ）y u x 4=，3=y u ，代入流线方程，积分： c y x +=232
抛物线族 （e ）y u x 4=，x u y 3-=，代入流线方程，积分：c y x =+2243 椭圆族 （f ）y u x 4=，x u y 4=，代入流线方程，积分：c y x =-22 双曲线族 （g ）y u x 4=，x u y 4-=，代入流线方程，积分：c y x =+22 同心圆 （h ）4=x u ，0=y u ，代入流线方程，积分：c y =
直线族 （i ）4=x u ，x u y 4-=，代入流线方程，积分：c x y +-=2 2 抛物线族 （j ）x u x 4=，0=y u ，代入流线方程，积分：c y = 直线族 （k ）xy u x 4=，0=y u ，代入流线方程，积分：c y = 直线族 （l ）r c u r =，0=θu ，由换算公式：θθθsin cos u u u r x -=，θθθcos sin u u u r y +=
220y x cx r x r c u x +=-=，220y x cy r y r c u y +=+= 代入流线方程积分：c y x = 直线族 （m ）0=r u ，r c u =θ，220y x cy r y r c u x +-=-=，220y x cx r x r c u y +=+= 代入流线方程积分：c y x =+22 同心圆 2.在上题流速场中，哪些流动是无旋流动，哪些流动是有旋流动。如果是有旋流动，它的旋转角速度的表达式是什么？ 解：无旋流有：x u y u y x ??=??（或r r u u r ??=??θθ） （a ），（f ），（h ），（j ），（l ），（m ）为无旋流动，其余的为有旋流动 对有旋流动，旋转角速度：)(21y u x u x y ??-??=ω （b ）23 =ω （c ）2-=ω （d ）2-=ω （e ）27 -=ω （g ）4-=ω （i ）2-=ω （k ）x 2-=ω
1、描绘出下列流速场 解:流线方程: y x u dy u dx = (a)4=x u ,3=y u ,代入流线方程,积分:c x y +=43 直线族 (b)4=x u ,x u y 3=,代入流线方程,积分:c x y +=283 抛物线族 (c)y u x 4=,0=y u ,代入流线方程,积分:c y = 直线族 (d)y u x 4=,3=y u ,代入流线方程,积分:c y x +=232
抛物线族 (e)y u x 4=,x u y 3-=,代入流线方程,积分:c y x =+2 243 椭圆族 (f)y u x 4=,x u y 4=,代入流线方程,积分:c y x =-22 双曲线族 (g)y u x 4=,x u y 4-=,代入流线方程,积分:c y x =+22 同心圆 (h)4=x u ,0=y u ,代入流线方程,积分:c y = 直线族 (i)4=x u ,x u y 4-=,代入流线方程,积分:c x y +-=22
抛物线族 (j)x u x 4=,0=y u ,代入流线方程,积分:c y = 直线族 (k)xy u x 4=,0=y u ,代入流线方程,积分:c y = 直线族 (l)r c u r =,0=θu ,由换算公式:θθθsin cos u u u r x -=,θθθcos sin u u u r y += 220y x cx r x r c u x +=-=,220y x cy r y r c u y +=+= 代入流线方程积分:c y x = 直线族
一、选择题 1、流体运动的两种重要参数是(A)。 （A）压力、速度；（B）压力、温度；（C）比容、密度；比容、速度。 2、雷诺数Re可用来判别流体的流动状态，当(A )时是紊流状态。 (A) Re>2000 (B) Re<2000； Re>1000； Re<1000。 3、流体流动时引起能量损失的主要原因是（D ）。 （A）流体的压缩性；（B）流体膨胀性；（C）流体的不可压缩性；（D）流体的粘滞性。4、（ C）管路各段阻力损失相同。 （A）短管管系；（B）串联管系；（C）并联管系；（D）分支管系。 5、温度升高对流体粘度影响是（B ） （A）液体粘度上升，气体粘度下降（B）液体粘度下降，气体粘度上升；（C）液体和气体粘度都上升； (D) 液体和气体粘度都下降 6、下列四种泵中，相对流量最高的是(B )。 (A)离心泵；(B)轴流泵；(C)齿轮泵；(D)螺杆泵。 7、效率最高的叶轮叶片型式是（C ） （A) 前向型 (B)径向型 (C) 后向型 (D)轴向型 8、机械密封装置属于（B ） (A)级间密封装置； (B) 轴封装置； (C)内密封装置（D）填料密封装置 9、站在电机侧的端面，面对风壳，风轮为顺时针旋转的风机是(A)风机。 (A)右旋 (B)左旋； (C)左右旋； 10、某台水泵在运行过程中，出现了轴承润滑不良，轴承处的机械摩擦比较严重，转速没有明显变化，这时相应地会出现（D ）。 A．流量减小、扬程降低、电动机功率增大； B．流量减小、扬程降低、电动机功率减小； C．流量减小、扬程降低、电动机功率变化不明显； D．流量和扬程不变、电动机功率增大。 二、填空题
流动阻力和能量损失 1.如图所示：（1）绘制水头线；（2）若关小上游阀门A ，各 段水头线如何变化？若关小下游阀门B ，各段水头线又如何变化？（3）若分别关小或开大阀门A 和B ，对固定断面1-1的压强产生什么影响？解：（1）略 （2）A 点阻力加大，从A 点起，总水头线平行下移。由于流量减少，动能减少，使总水头线与测压管水头线之间的距离减小，即A 点以上，测压管水头线上移。A 点以下，测压管水头线不变，同理讨论关小B 的闸门情况。 （3）由于1—1断面在A 点的下游，又由于A 点以下测压管水头线不变，所以开大或者关小阀门对1—1断面的压强不受影响。对B 点，关小闸门，B 点以上测压管水头线上移，使1—1断面压强变大，反之亦然。 2.用直径的管道，输送流量为的水，如水温为mm d 100=s kg /105℃，试确定管内水的流态。如用这样管道输送同样质量流
量的石油，已知石油密度 ，运动粘滞系数 3 850m kg =ρ，试确定石油的流态。 s cm 214.1=υ解：（1）5℃时，水的运动粘滞系数s m 2 610519.1?×=υ，= Av Q Q ρρ==v ()2 31.04 10110 ×××π 2000 8386310519.1)1.0(4 1011 .010Re 6 23 >=××××××== ?π υ vd 故为紊流（2） 2000 13141014.1)1.0(4 8501 .010Re 4 2<=×××××= ?π 故为层流 3.有一圆形风道，管径为300mm ，输送的空气温度20℃，求气流保持层流时的最大流量。若输送的空气量为200kg/h ，气流是层流还是紊流？ 解：20℃时,空气的运动粘滞系数s m v 2 6107.15??×=3 205.1m kg =ρ2000Re == υ vd s m v 105.03 .0107.1520006=××=?h kg s kg vA Q m 32109.83.04 105.0205.132=×=×××==?π ρ故，为紊流 h kg 2004.水流经过一渐扩管，如小断面的直径为，大断面的直径1d 为，而，试问哪个断面雷诺数大？这两个断面的雷 2d 221 =d d 诺数的比值是多少？ 2 1 Re Re 解：；2211A v A v Q ==4)(21 2212 1 === d d A A v v
《流体机械》期末考查试卷参考答案及评分标准（A ） (课程代码: 030404012) 试卷审核人：__________ 考试时间： 注意事项：1、本试卷适用于热动专业本科学生使用。 2、本试卷共6页，满分100分。答题时间90分钟。 班级： 姓名： 学号： 一、填空题（具体要求。本大题共10道小题，每小题1分，共10分） 1、离心式风机蜗舌的作用是 防止气体在蜗壳内循环流动 。 2、后弯式叶轮的功率随流量的增加 先增加后减小 ，而前弯式叶轮的功率随流量的增加 增加 。 3、一般情况下，轴流式泵与风机比离心式泵与风机的流量 大 。 4、在一定的转速下，如果流量不变，叶轮短而宽，则比转数n s 高 。 5、水泵在运行中是否发生汽蚀，除了与 水泵 本身的汽蚀性能有关外，还与水泵的 吸入 装置情况有关。 6、离心式泵与风机的叶片形式有 三 种型式？水泵一般采用 后弯 型式？ 7、泵与风机的实际工作点应落在___最高效率__点附近，工作才最经济。
二、单项选择题：（具体要求。本大题共10小题,每小题2 分,本大题共 20分） 1、离心式风机蜗壳的作用是（b）。 a、导向流体 b、收集流体，并使流体的部分动能转变为压能 c、使流体加速 d、使流体的能量增加 2、轴流式泵与风机的扬程（全压）比离心式泵与风机的扬程（全压）（b）。 a、大于 b、小于 c、等于 d、不能比较大小 3、用无因次性能曲线可以对（ c）的泵或风机进行性能比较。 a、相同型号 b、不同型号 c、不同系列 d、相同系列 4、轴流式泵与风机空载运行时，功率（c）。 a、不为零 b、为零 c、功率最大 d、不能确定 5、采用平衡孔和平衡管可以平衡（ a ） a、轴向力 b、径向力 c、重力 d、离心力 6、如果某台水泵在一定的管路装置中不发生汽蚀，则有效汽蚀余量Δh a 。 （ a）必需汽蚀余量Δh r a、大于 b、小于 c、等于 d、不能比较大小 7、几何相似的泵与风机在相似工况下其比转数（a）。 a、相同 b、不相同 c、不能比较大小
一、给水泵 1.作用：锅炉给水泵是热力发电厂重要辅助设备之一，作用是将经过加热 除氧的高温水升压到某一额定压力后送往锅炉。给水泵必须不间断地向 锅炉供水，以保证锅炉的安全运行。（前置泵：防止给水汽蚀） 2.性能特点：现代热力发电厂锅炉给水泵的工作特点是：流量大、扬程很 高，工作温度高，工作压力高，转速高。抽吸的是饱和热水，其作用和 工作特点要求其运行可靠性高，负荷适应能力强，经济性高、检修和维 护方便、运行自动化水平高。给水泵是热力发电厂技术要求最高，轴功 率最大，价格最高的泵与风机。在结构型式上，给水泵采用离心式。 要求”其Q-H性能曲线平坦，在流量变化较大时能保证给水压头的稳定。 有良好的抗汽蚀性能和适应高温高压运行的措施。 二、凝结水泵 1.凝结水泵是把凝汽器热井中的凝结水抽出并升压到一定压力后，流经一 些低压加热器，不间断地送往除氧器。 2.性能特点是：吸入环境是高度真空，抽吸的是饱和或接近饱和的温水， 流量较大，扬程较高。在结构形式上，凝结水泵采用离心式。 由于吸入环境是高度真空，所以，凝结水泵在结构上设置了一些水封机 构，以防止印象或停用时外界空气漏人泵内，进入凝汽器水中，外界空 气漏入会影响泵的运行，加剧凝结水泵低压加热器和凝结水管道的氧腐 蚀。 由于抽吸的是饱和或接近饱和的温水，所以，凝结水泵应有很低的必须 汽蚀余量，即要求它抗汽蚀能力强，在结构上，首级叶轮前一般设置诱 导轮，或者首级叶轮采用双吸叶轮等。 三、循环水泵 1.循环水泵的主要作用是向凝汽器不间断地提供大量的循环水，以冷却汽 轮机的排汽，使之凝结成凝结水。汽轮机排汽的高度真空驻澳是由于排 汽凝结形成的，所以，凝结水泵的运转状况，提供的循环水是否充足， 严重影响着机组的安全、经济运行。另外，循环水泵提供的循环水还可 用作电厂内其它机械的冷却水或补充水等。 2.性能特点：循环水泵的工作特点是：流量很大，扬程低，多从自然界吸 水，循环水质较差。 结构形式：循环水泵有离心式，轴流式和混流式三大类。有卧式和立式 泵。在中小型电厂中一般采用高比转数的离心泵，在大型电厂趋于采用 立式轴流泵和混流泵。 四、喘振： （1）概念：当泵与风机具有驼峰形Qv—H（Qv—P）性能曲线，又配有大容量的管路系统时，可能出现流量、能头的大幅度波动，引起 泵或风机及其管路系统的周期性剧烈振动，并伴有强烈的噪声， 这种现象称为喘振或飞动现象。 （2）原因：工作在不稳定区 （3）措施：
上篇流体力学课程讲义 绪论 一、“流体力学”名称简介 1、概念： 工程流体力学中的流体，就是指以这两种物体为代表的气体和液体。气体和液体都具有流动性，统称为流体。 2、研究对象 流体力学是力学的一个分支。它专门研究流体在静止和运动时的受力与运动规律。研究流体在静止和运动时压力的分布、流速变化、流量大小、能量损失以及与固体壁面之间的相互作用力等问题。 3、应用 流体力学在工农业生产中有着广泛的应用，举例。 4、流体力学的分支 流体力学的一个分支是液体力学或叫水力学。它研究的是不可压缩流体的力学规律。另一分支是空气动力学，研究以空气为代表的可压缩流体力学，它必须考虑流体的压缩性。本书以不可压缩流体为主，最后讲解与专业相关的空气动力学部分的基础内容。 一般来说，流体力学所指的范围较为广泛，而我们所学习的内容仅以工程实际需要为限，所以叫“工程流体力学”。 二、学科的历史与研究方法简介 1、学科历史 流体力学是最古老的学科之一，它的发展经历了漫长的年代。 例：我国春秋战国时期，都江堰，用于防洪和灌溉。 秦朝时，为了发展南方经济，开凿了灵渠， 隋朝时开凿了贯穿中国南北，北起涿郡(今北京)，南至余杭(今杭州)的大运河，全长1782km，对沟通南北交通发挥了很大作用，为当时经济的发展做出了贡献。 在国外，公元前250年，古希腊学者阿基米德就发表了《论浮体》一文。 到了18世纪，瑞典科学家DanielBernoulli伯努利(1700—1782)的《水动力学或关于流体运动和阻力的备忘录》奠定了流体力学的基础。 2、研究方法
一方面，以理论方程为主线，将流体及受力条件理想化，忽略次要影响因素，建立核心方程式。在这方面最有代表性的就是伯努利于1738年建立的能量方程。 另一方面，采取实验先行的办法。开始了实用水力学的研究，在一系列实验理论的指导下，对理论不足部分反复实验、总结规律，得到经验公式和半经验公式进行补充应用。在这方面最有代表性的是尼古拉兹实验、莫迪图等。理论研究和实验两方面的相互结合，使工程流体力学发展成为一门完善的应用科学。 三、本课程在热力发电厂中的作用 热力发电厂的生产过程简单的说就是能量转换的过程。流体是必不可少的中间载体由管路组成的循环系统中，流动着的水、汽、油、空气、烟气等都是流体。 管路中流体与颜色的关系： 红颜色——饱和蒸汽、过热蒸汽； 绿颜色——凝结水、给水； 黄颜色——油；， 蓝颜色——空气； 黑颜色——冷却水、工业水、烟气等。 第一章流体及其物理性质 本章学习目标: 理解流体的主要物理性质：密度、压缩性和膨胀性、粘性、表面张力和毛细现象。 流体的力学性质在日常生活中能感受到，但通过学习应上升到理性。 对物理现象用数学模型来定量描述，以便严格定义，准确计算。概念只有用数学工具准确计量才能上升为科学。本章涉及的数学知识都是普通的微积分知识。 本章学习内容: 1.1流体的定义、特征和连续介质假设 一、流体的定义和特征 1、定义： 通常说能流动的物质为流体，液体和气体易流动，我们把液体和气体称之为流体。 力学的语言：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质，称为流体。
1、流量：单位时间内泵与风机所输送的流体的量称为流量。 2、扬程：流经泵的出口断面与进口断面单位重量流体所具有总能量之差称为泵的扬程。 3、全压：流经风机出口断面与进口断面单位体积的气体具有的总能量之差称为风机的全压 4、有效功率：有效功率表示在单位时间内流体从离心式泵与风机中所获得的总能量。 5、轴功率：原动机传递到泵与风机轴上的输入功率为轴功率 6、泵与风机总效率：泵与风机的有效功率与轴功率之比为总效率 7、绝对速度：是指运动物体相对于静止参照系的运动速度； 8、相对速度：是指运动物体相对于运动参照系的速度； 9、牵连速度：指运动参照系相对于静止参照系的速度。 10、泵与风机的性能曲线：性能曲线通常是指在一定转速下，以流量qv作为基本变量，其他各参数（扬程或全压、功率、效率、汽蚀余量）随流量改变而变化的曲线。11、泵与风机的工况点：在给定的流量下，均有一个与之对应的扬程H或全压p，功率P及效率η值，这一组参数，称为一个工况点。 12、比转速：在相似定律的基础上寻找一个包括流量、扬程、转速在内的综合相似特征量。 13、通用性能曲线：由于泵与风机的转速是可以改变的，根据不同转速时的工况绘制出的性能和相应的等效曲线绘制在同一张图上的曲线组，称为通用性能曲线。14、泵的汽蚀：泵内反复出现液体的汽化与凝聚过程而引起对流道金属表面的机械 剥蚀与氧化腐蚀的破坏现象称为汽蚀现象，简称汽蚀。 15、吸上真空高度：液面静压与泵吸入口处的静压差。 16、有效的汽蚀余量：按照吸人装置条件所确定的汽蚀余量称为有效的汽蚀余量或 称装置汽蚀余量 17、必需汽蚀余量：由泵本身的汽蚀性能所确定的汽蚀余量称为必需汽蚀余量或泵 的汽蚀余量（或液体从泵吸入口至压力最低k点的压力降。） 18、泵的工作点：将泵本身的性能曲线与管路特性曲线按同一比例绘在同一张图上， 则这两条曲线相交于M点，M点即泵在管路中的工作点。
《流体力学泵与风机》期末考试试卷参考答案 1．没有粘性的流体是实际流体。 错 (1分) 2．在静止、同种、不连续流体中，水平面就是等压面。如果不同时满足这三个条件，水 平面就不是等压面。错 (1分) 3．水箱中的水经变径管流出，若水箱水位保持不变，当阀门开度一定时，水流是非恒定流动。 错 (1分) 4．紊流运动愈强烈，雷诺数愈大，层流边层就愈厚。错 (1分) 5．Q 1=Q 2是恒定流可压缩流体总流连续性方程。错 (1分) 6．水泵的扬程就是指它的提水高度。错 (1分) 7．流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。错 (1分) 8．一变直径管段，A 断面直径是B 断面直径的2倍，则B 断面的流速是A 断面流速的4倍。 对? (1分) 9．弯管曲率半径Rc 与管径d 之比愈大，则弯管的局部损失系数愈大。错 (1分) 10．随流动雷诺数增大，管流壁面粘性底层的厚度也愈大。错 (1分) 二、填空题（本大题共 4小题，每小题 3 分，共 12 分） 11．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 (3分) 12．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 (3分) 13．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R 等于4a R =，当量直径de 等于a d e = ( 3分) 14．并联管路总的综合阻力系数S 与各分支管综合阻力系数的关系为 3 211 111s s s s + +=。管嘴与孔口比较,如果水头H 和直径d 相同，其流速比V 孔口 /V 管嘴 等于82 .097 .0=,流量比Q 孔口 /Q 管嘴 等于 82 .060 .0= 。 (3分) 三、简答题（本大题共 4小题，每小题 3分，共 15 分） 15．什么是牛顿流体什么是非牛顿流体 满足牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体,反之为非牛顿流体。 （3分） 16．流体静压强的特性是什么 流体静压强的方向垂直于静压面，并且指向内法线，流体静压腔的大小与作用面的方位无关，只于该点的位置有关。 （3分） 17．什么可压缩流体什么是不可压缩流体 流体的压缩性和热胀性很小，密度可视为常数的液体为不可压缩流体，反之为可压缩流体。（3分） 18．什么是力学相似
流体力学泵与风机考研重要内容总结 1.连续介质假设，流体的易变形性，粘性（粘性随温度的变化），可压缩性（工程上对不可压缩的判断及分类）， 2.静压强及其特性（静水特性），点压强的计算，静压强分布。连通管测量液位的原理（锅炉水位测量装置）。 3.作用于平面上液体总压力的计算。作用于曲面上液体总压力，压力体的画法。 4.欧拉法（场观点）观察流场的方法，迹线在工程上的应用。流线描述流场的特点（流线不相交、不分支、不能突然折转。流线密集的地方流体流动的速度大，流线稀疏的地方流动速度小）。 5.湿周、水力半径、水力直径（非圆管道沿程损失的当量直径计算）、平均流速的概念。 6.掌握三大方程及其应用计算：连续性方程、伯努利方程和动量方程。（连续性方程是根本，不存在不符合质量守恒的流动；伯努利方程是认识流动的关键，当流动损失可以忽略不计时，可以推知位能、压能和机械能三者的相互转化关系；动量方程求解有关作用力的问题，推导泵与风机、汽轮机和燃气轮机的工作方程）。 7.几种热能工程常用的差压式流速、流量测量装置：皮托管、文丘里(Venturi) 流量计、孔板（未必是孔，可以是喷嘴形式）流量计的原理及计算。 8.流体运动的两种形态：层流和紊流及其判别准则（Re雷诺数准则，了解其他判别如速度分布（最大流速、平均流速与中心流速关系），沿程损失与平均流速关系、紊流流动涡扩散特性等） 9.能量损失的两种形式及其计算：沿程流动损失（达西公式）、局部损失（范宁公式）。关键是系数的求取（），同时感性认识和判断不同管道和过流断面布置流动损失的高低（结合泵与风机的结构和管路布置）。 10.管内流动的分区：层流区、层流（到紊流的）过渡区、紊流光滑区、紊流粗糙区、紊流过渡区。了解尼古拉兹图和分区计算公式的应用。尤其公式应用首先判断适用范围，层流计算公式必须掌握（λ =64/Re），其他区域有综合的公式，能覆盖从层流过渡区到一般高度紊流的区域（如斯瓦米江公式的适用范围为，Re＝5×103～108，Δe/d=10～10－2）。) －6 11.了解莫迪图和掌握商用管当量粗糙度的应用。 12.孔口、管嘴出流：流速系数、收缩系数、流量系数。圆柱形管