泵与风机作业答案
第一次作业
0-1、试求输水量qV =50m3/h 时离心泵所需的轴功率。设泵出口压力表读数为255000Pa ，泵入口真空表读数为33340Pa ，表位差为0.6m ，吸水管与压水管管径相同，离心泵的总效率η=0.62。
解：由于吸水管与压水管管径相同，因此 该泵的扬程为：
轴功率为：
0-2
解：对2-2和3-3断面建立能量方程
∑=++=++w h g
g p g g p 20202322υρυρ 由于03=p ，400=?p Pa
则Pa p 4002=
对0-0和1-1建立能量方程
∑+++=++hw g
g p 20000211υρ 102112
1-?+=p p ρυ 21υυ=300806.91000)33340(2550006.02212212Z =+?--+=-+-+=g g p p H H υυρ（m ） 59.662.036001000004.3050806.91000e sh =?????===ηρηH gq P P V
而)/(17.265
.014.325.03600/185004122s m d q V
=??==πυ )(111170017.262.15.021Pa p -=+??-=
)(1511)1111(40012Pa p p p =--=-=
0-3解：ρη
η10001000p q p q P m
V sh ?== 如果将预热器布置在风机前面，79.044328822.11701515
170=?==T T ρρ )(2237
.079.03600100015010957.231W P sh =?????= 如果将预热器布置在风机后面
)(1447
.022.13600100015010957.232W P sh =?????= 第二次作业
1-1
1-4解：
作业：有一离心泵转速为480r/m ，总扬程为136m 时，流量为5.7m 3/s ，轴功率为9860k Ｗ，容积效率、机械效率均为92%，求流动效率、理论流量和理论扬程？
（已知：水温为t =20℃时，水的密度为ρ=998.2kg/m 3）。
1-6
1-7解：因为4365.3H q n n V s =
则s m n H n q s V /01136.0290065.3506065.3324324
3=????? ????=????
? ???= kW H gq P V sh 277.96
.010*********.08.910001000=????==
ηρ 1-9解：17324.120
2734027392236101325204040204020=++?==T p T p a a ρρ ()15.132********.136********.1435
43=??=???? ??=ρp q n n V
y
《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？
泵与风机试题库 （课程代码 2252） 第一部分 选择题 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1. 泵与风机是将原动机的 的机械。（ ） A ．机械能转换成流体能量 B ．热能转换成流体能量 C ．机械能转换成流体内能 D ．机械能转换成流体动能 2. 按工作原理，叶片式泵与风机一般为轴流式、混流式和（ ）。 A.滑片式 B.螺杆式 C.往复式 D.离心式 3. 某台泵的转速由3000r/min 上升到3500r/min ，其比转速（ ） A ．增加 B ．降低 C ．不变 D ．有可能增加，也可能降低，不可能不变 4. 中、高比转速离心式泵与风机在推导车削定律时，对车削前后的参数关系作了如下假设（ ） A ．2 '22'22' 2D D b b ,b b == B ．e 2,'e 2,2 '22'2,D D b b ββ==，出口速度三角形相似 C ．,b b 2' 2=e 2,'e 2,ββ=，出口速度三角形相似 D ．叶轮在车削前后仍保持几何相似 5. 低比转速离心式泵与风机在推导车削定律时，对车削前后的参数关系作了如下假设（ ） A ．2'22'22'2 D D b b ,b b == B ．e 2,'e 2,2 ' 22'2,D D b b ββ==，出口速度三角形相似 C ．,b b 2' 2=e 2,'e 2,ββ=，出口速度三角形相似 D ．叶轮在车削前后仍保持几何相似 6. 下述哪一种蜗舌多用于高比转速、效率曲线较平坦、噪声较低的风机 ( ) A.平舌 B.短舌 C.深舌 D.尖舌 7. 某双吸风机，若进气密度ρ=1.2kg/m 3，计算该风机比转速的公式为( ) A.43 v y p q n n = B.43v y )p 2.1(2q n n =
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 ）
学院期末考试试题（A卷） （ 2014 至 2015 学年第 2 学期）课程名称：泵与风机考试对象：试卷类型：考试考试时间：120 分钟 一.判断题：(共5题，每题3分，共15分) 1.后弯式叶片的叶轮用途广。 2.水泵出口的流量比的进口的流量小，其原因是因为水泵的机械损失造成的。 3.泵叶轮在单位时间内传递给被输送流体的能量即为有效功率。 4.比转速是反映泵与风机速度大小的。 5.发生汽蚀的水泵，有可能抽不上水来。 二.填空题(共6个空，每空2分，共12 分) 1.风机的有效功率公式是（）。 2.泵与风机的功率损失有机械损失、（）损失、（）损失。 3.泵与风机比转速公式是（） 4.离心风机的主要部件是（）、集流器、（）、蜗壳。 三.问答题：(共7题，1-5题每题2分，6、7每题6分，共22分) 1.什么叫扬程 2.叶片式泵与风机分为几类分别是什么 3.离心泵的基本方程（欧拉方程）是 4.什么是泵与风机的性能曲线 5.泵与风机的相似条件是什么 6.泵与风机的功率损失有哪些 7.离心泵有那些防止汽蚀的措施 四.选择题(共7题，每题3分，共21分) 1.泵与风机是将原动机的的机械。（） A．机械能转换成流体能量B．热能转换成流体能量 C．机械能转换成流体内能D．机械能转换成流体动能 2.按工作原理，叶片式泵与风机一般为轴流式、混流式和（）。 A.滑片式 B.螺杆式 C.往复式 D.离心式 3.比转速是一个包括（）设计参数在内的综合相似特征数。 A. 流量、转速、汽蚀余量 B. 流量、扬程、效率 C. 功率、扬程、转速 D 、流量、扬程、转速 4.几何相似的一系列风机，无因次性能曲线（） A.不同 B.相同 C.形状与转速有关 D.工况相似时相同 5.以下属于回转式风机的是( )。 A.轴流式风机 B.螺杆风机 C.离心风机 D.往复式风机 6.对于后弯式叶片，叶片出口安装角( )。 A. >90° B. <90° C. =90° 7.泵与风机的效率是指( )。 A.泵与风机的有效功率与轴功率之比 B.泵与风机的最大功率与轴功率之比 C.泵与风机的轴功率与原动机功率之比 D.泵与风机的有效功率与原动机功率之比五.计算题(共2题，共30分) 1.有一离心式水泵的叶轮尺寸为： 1 b=40mm, 2 b=20mm, 1 D=120mm, 2 D=300mm, 1g β=30°， 2g β=45°。 设流体径向流入叶轮，若n=20r/s，试画进、出口速度三角形，并计算流量 VT q和无限多叶片的理论扬程 T H ∞ 。 2.有一离心式水泵，总扬程为15m，流量 V q=3m s，效率为92%，求有效功率及轴功率（取ρ=1000kg/3m）。
泵与风机学习指导书 第一章练习题 1． 名词解释 （1）泵 （2）泵的扬程 （3）风机的全压 （4）轴功率 2． 简答题 （1）简述热力发电厂锅炉给水泵的作用和工作特点。 （2）简述热力发电厂锅炉引风机的作用和工作特点。 （3）按照风机产生的全压大小，风机大致可分为哪几类 （4）叶片泵大致可分为哪几类 第二章练习题 1． 名词解释 （1）排挤系数 （2）基本方程式 （3）轴向旋涡运动 （4）反作用度 2． 选择题[请在四个备选的答案中选择一个正确答案 填至（ ）内] （1）由于叶轮中某点的绝对速度是相对速度和圆周速度的向量合成，所以（ ）。 A. 绝对速度总是最大的； B. 绝对速度的径向分速度总是等于相对速度的径向分速度； C. 绝对速度流动角α总是大于相对速度流动角 β； D. 绝对速度圆周分速度的大小总是不等于圆周速度的大小。 （2）下列说法正确的是（ ）。 A. 在其它条件不变的情况下，泵叶轮进口处预旋总是会导致叶轮扬程较低； B. 在其它条件不变的情况下，泵叶轮进口处预旋总是会导致ο 901<α； C. 在其它条件不变的情况下，轴向旋涡运动总是会导致叶轮的理论扬程较低； D. 泵叶轮进口处的自由预旋总是会导致ο 901<α。 （3）下列说法错误的是（ ）。 A. 滑移系数K 总是小于1； B. 叶片排挤系数Ψ总是大于1； C. 流动效率h η总是小于1； D. 有实际意义的叶轮，其反作用度τ总是小于1。 3． 简答题 （1）简述离心式泵与风机的工作原理。 （2）简述流体在离心式叶轮中的运动合成。 （3）在推导基本方程式时采用了哪些假设 （4）有哪些方法可以提高叶轮的理论扬程（或理论全压） （5）叶轮进口预旋和轴向旋涡运动会对叶轮扬程（或全压）产生如何影响 （6）离心式泵与风机有哪几种叶片型式各有何优点 （7）为什么离心泵都采用后弯式叶片 （8）在其它条件不变的情况下，叶片出口安装角对叶轮扬程（或全压）有何影响 4． 计算题 （1）有一离心式水泵，其叶轮的外径D 2=22cm ，转速n=2980r/min ，叶轮出口安装角a 2β=45°，出口处的径向速 度=∞r v 2s 。设流体径向流入叶轮，试按比例画出出口速度三 角形，并计算无限多叶片叶轮的理论扬程∞T H ，若滑移系数 K=，叶轮流动效率h η=，叶轮的实际扬程为多少 （2）某离心式风机的转速为1500r/min ，叶轮外径为 600mm ，内径为480mm ，设叶轮有无限多叶片且叶片厚度为无限薄，叶片进、出口处的安装角分别为60°、120°，进、出口处空气的相对速度分别为25m/s 、22m/s ，空气密度为m 3。 ①试计算叶轮的理论静压∞st p 、动压∞d p 和全压∞T p ； ②试计算理论静压∞st p 、动压∞d p 占理论全压∞T p 的百 分比； ③试计算叶轮的反作用度τ。 （3）某离心式风机的叶轮外径为800mm ，空气无预旋地流进叶轮，叶轮出口处的相对速度为16m/s ，叶片出口安装角为90°，叶轮的理论全压∞T p 为200mmH 2O ，进口空气密 度为m 3。试计算风机的转速。 （4）已知某离心泵在抽送密度为1000 kg/m 3的水时，其 叶轮的理论扬程为30m 。现用这台泵来抽送密度为700 kg/m 3的汽油，转速和理论体积流量都不变，问这时叶轮的理论扬 程为多少 （5）已知一台水泵进、出口标高相同，流量为25L/s ，泵出口水管的压力表读数为，进口水管的真空表读数为40kP a ，真空表与泵进口标高相同，压力表装在泵出口上方2m 的地 方，进口水管和出口水管的半径分别为50mm 和40mm ，水的密度为1000 kg/m 3。 ①试计算泵的扬程H ； ②已知吸水池和排水池的水面压力均为大气压，吸水管 长度为5m ，局部阻力系数之和为∑1 ξ =6；排水管长 度为40m ，局部阻力系数之和为 ∑2 ξ =12，吸水管和 排水管的沿程阻力系数均取λ=。试计算排水池的水面比吸水池的水面高多少 （6）某离心风机的转速为1000r/min ，叶轮外径为 500mm ，空气径向流入叶轮，空气密度为m 3，叶片出口安装角为120°，叶片出口处绝对速度的圆周分速度225.1u v u =∞。 ①试计算叶轮的理论全压∞T p ； ②如叶轮流量、转速、尺寸均不变，且空气仍径向流入叶轮，但将叶片出口安装角改为60°，问叶轮的理论全压∞T p 下降多少
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?? ? ??=
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。
《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)；
第一章思考题: 1． 流体在旋转的叶轮内是如何运动的？各用什么速度表示？其速度矢量可组成怎样的图形？ 答：当叶轮旋转时，叶轮中某一流体质点将随叶轮一起做旋转运动。同时该质点在离心力的作用下，又沿 叶轮流道向外缘流出。因此，流体在叶轮中的运动是一种复合运动。 叶轮带动流体的旋转运动，称牵连运动，其速度用圆周速度u 表示； 流体相对于叶轮的运动称相对运动，其速度用相对速度w 表示； 流体相对于静止机壳的运动称绝对运动，其速度用绝对速度v 表示。 以上三个速度矢量组成的矢量图，称为速度三角形。 2． 当流量大于或小于设计流量时，叶轮进、出口速度三角形怎样变化？ 答：进口速度三角形的变化： 当流量小于设计流量时：轴面速度'1m v ＜1m v ，'1α＜90°，'1β＜1β。（如图a ） 当流量大于设计流量时：轴面速度'1m v ＞1m v ，'1α＞90°，'1β＞1β。（如图b ） 出口速度三角形 小于设计流量
大于设计流量 3． 为了提高流体从叶轮获得的能量，一般有哪几种方法？最常采用哪种方法？为什么？ 答：1）径向进入，即 901=α；2）提高转速n ；3）加大叶轮外径2D ；4）增大叶片出口安装角a 2β。 提高转速最有利，因为加大叶轮外径将使损失增加，降低泵的效率；提高转速则受汽蚀 的限制，对风机则受噪声的限制。增大叶片出口安装角a 2β将使动能头显著增加，降低泵与风机的效率。比较之下，用提高转速n 来提高理论能头，仍是当前普遍采用的主要方法。 第二章思考题 4.离心式叶轮的理论,V T q -T H ∞曲线及,V T q -T p ∞曲线为直线形式，而实验所得的V q -H 及V q -p 关系为曲线形式，原因何在？ 答：对于有限叶片的叶轮，由于轴向涡流的影响使其产生的扬程降低，该叶轮的扬程可用环流系数进行修正。 ∞=T T KH H 环流系数K 恒小于1，且基本与流量无关。因此，有 限叶片叶轮的T V q ,—T H 曲线，也是一条向下倾斜的直线， 且位于无限多叶片所对应的T V q ,—∞T H 曲线下方。如图中 b 线所示。考虑实际流体粘性的影响，还要在H q T V -,曲 线上减去因摩擦、扩散和冲击而损失的扬程。因为摩擦及 扩散损失随流量的平方增加，在减去各流量下因摩擦及扩 散而损失的扬程后即得图中的c 线。冲击损失在设计工况 下为零，在偏离设计工况时则按抛物线增加，在对应流量 下再从c 曲线上减去因冲击而损失的扬程后即得d 线。除 此之外，还需考虑容积损失对性能曲线的影响。因此，还 需在d 线的各点减去相应的泄漏量q ，即得到流量与扬程的 实际H q V -性能曲线，如图中e 线所示。 对风机的V q —H 曲线分析与泵的V q —H 曲线分析 相同。 5．为什么前弯式叶片的风机容易超载？在对前弯式叶片风机选择原动机时应注意什么问题？ 答：前弯式叶轮随流量的增加，功率急剧上升，原动机容易超载。所以，对前弯式叶轮的风机在选择原动机时，容量富裕系数K 值应取得大些。 第三章思考题 1． 当一台泵的转速发生改变时，其扬程、流量、功率将如何变化？ 答：根据比例定律可知：流量Vp q ＝Vm q p m n n 扬程p H ＝m H 2()p m n n 功率p P ＝m P 3()p m n n
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
学院期末考试试题（A 卷） （2014至2015学年第2学期） 名 姓 二 一 二 一二一 二一二号学 >科专、本或年业专二.填空题洪6个空，每空2分，共12分） 1.风机的有效功率公式是（)° 2.泵与风机的功率损失有机械损失、( ）损失、（）损失。 3.泵与风机比转速公式是（) 4.离心风机的主要部件是（）、集流器、（）、蜗壳。 三.问答题：（共7题，1-5题每题 2 分，6、7每题6分，共22分） ） D.工况相似时相同 D.往复式风机 五.计算题洪2题，共30分） 1. 有一离心式水泵的叶轮尺寸为：b| =40mm, b2=20mm, D1=120mm, D2=300mm, 1g=30°, 2g=45 ° ° 设流体径向流入叶轮，若n=20r/s，试画进、出口速度三角形，并计算流量q VT和无限多叶片的理论扬程 3 3 2. 有一离心式水泵，总扬程为15m，流量q v =0.08 m /s,效率为92%，求有效功率及轴功率（取=1000kg/ m ）° ?判断题：（共5题，每题3分，共15分）1?后弯式叶片的叶轮用途广。 2?水泵出口的流量比的进口的流量小，其原因是因为水泵的机械损失造成的。 3?泵叶轮在单位时间内传递给被输送流体的能量即为有效功率。 1?什么叫扬程？ 2. 叶片式泵与风机分为几类？分别是什么？ 3. 离心泵的基本方程（欧拉方程）是？ 4?什么是泵与风机的性能曲线？ 5. 泵与风机的相似条件是什么？ 6. 泵与风机的功率损失有哪些？ 7. 离心泵有那些防止汽蚀的措施？ 四.选择题（共7题，每题3分，共21分） 1. _____________________________ 泵与风机是将原动机的的机械。（） A .机械能转换成流体能量 B .热能转换成流体能量 C .机械能转换成流体内能 D .机械能转换成流体动能 2. 按工作原理，叶片式泵与风机一般为轴流式、混流式和（）。 A. 滑片式 B.螺杆式 C.往复式 D.离心式 3. 比转速是一个包括（）设计参数在内的综合相似特征数。 A.流量、转速、汽蚀余量 B. 流量、扬程、效率 C.功率、扬程、转速 D 、流量、扬程、 转速 4. 几何相似的一系列风机，无因次性能曲线（ A.不同 B.相同 C.形状与转速有关 5. 以下属于回转式风机的是（）。 A.轴流式风机 B.螺杆风机 C.离心风机 6. 对于后弯式叶片，叶片出口安装角 （ A. >90° B. <90° C. =90° 7. 泵与风机的效率是指（）。 A.泵与风机的有效功率与轴功率之比 ）° 课程名称：泵与风机考试对象: 试卷类型：考试考试时间: 120分钟 4?比转速是反映泵与风机速度大小的。 5?发生汽蚀的水泵，有可能抽不上水来。
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