环本《流体力学泵与风机》试卷A答案

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。

2.两机并联运行时，并联总流量小于两单机单独运行的流量和。

这是由于两机并联时都受到了“需共同压头”的制约。

（通过作图进行说明）
3.虽然流量为零，但由于此时泵或风机还是存在着机内损失，即水力损失、容积损失、机械损失。

而外加于机轴上的轴功率是机内诸损失和实际得到的有效功率之和，所以这时轴功率并不等于零。

但是不能使风机或泵长期在零流量下工作，因为零流量下的效率是处在低效区的，此区的振动和噪声都比较大，长时间在此区工作，会缩短风机或泵的使用寿命。

六.计算题
1. 解:①计算此管径下的流速s
cm d
Q
/5.251
14.320442
2
=⨯⨯=
=πϑ
25240101
.015.25Re =⨯=
=
ν
ϑd 故为紊流
②当直径d=30mm 时，流速为s
cm d
Q
/83.23
14.320442
2
=⨯⨯=
=πϑ
6
.8400101
.0383.2Re =⨯=
=
ν
ϑd 故为层流
2.解：水平分力 P x =p c ×A x =74.48kN
铅垂分力 P y =γ×V=85.65kN, 静水总压力 P 2= P x 2+ P y 2,
P=113.50kN,
tan α= P y /P x =1.15 ∴ α=49° 合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。

3.解
:
取1和2断面为研究对象，列能量方程可得： 2
2
2
222
110ρϑρϑ+
=+
≥P P P
又因为h P γ-=1 02=P 且由连续性方程可得：
22
1
22122
2
12
1
4
4
ϑϑϑπϑπ∙=
⇒∙=
∙d d d d
代入上式得：]
1)[(22
)(
2
4
1
22
2222
241
2-=
⇒=
∙+
-d d h d d h ρ
γϑϑρ
ϑρ
γ
]1)[(
2
2
4
1
222
22
20-==
+≥d d h P P γρϑ
ρϑ
2004环本《流体力学泵与风机》试卷A 答案
一.填空题（每空1分，共计18分）
1.流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内磨擦力以反抗相对运动的性质。

2.弯管流量计；孔板流量计；毕托管流量计。

3.连续介质模型；无粘性流体模型；不可压缩流体模型。

4.几何相似；动力相似；运动相似；边界条件和起始条件。

5.单位体积气体通过风机所获得的能量增量。

6.减少或增加管网的阻力损失；更换风机；改变风机转速。

7.液体的粘滞性；边界条件的影响。

8.该曲面的铅直投影面上的水静压力。

二.名词解释（每题3分，共计15分）
1.比转速:是指同一类型泵或风机，不论其大小，而反映其流量，扬程（全压）
以及转速之间关系的类型性能代表量4
31)
(gH nQ
n s =
称为比转速。

2.气蚀现象：是指泵内某处的压强低于该处液体温度下的汽化压强，部分液体就
开始汽化，形成气泡；与此同时，由于压强降低，原来溶解于液体的某些活泼气体也会逸出而形成气泡。

这些气泡随液流进入泵内高压区，由于该处压强较高，气泡迅速破灭。

于是在局部地区产生高频率、高冲击力的水击，不断打击泵内部件，这种现象就是气蚀现象。

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.相似工况：是指原型性能曲线上某一工况点A 与模型性能曲线上工况点A ’所对
应的流体运动相似，也就是相应的速度三角形相似，则A 和A ’两个工况为相似工况。

5.当量糙粒高度：就是指和工业管道粗糙区λ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12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.(×)在直接连接的情况下，先弯后扩的水头损失远大于先扩后弯的水头损失。

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.(×)为风机和电机直联传动。

6.(√)
四.选择题(每题2分，共计12分) （2）；（1）；（4）；（1）；（2）；（1）
五.简述题(每题4分，共计16分)
1.在同一叶轮直径和叶轮转速固定的条件下，前向叶轮所获得的扬程最大，其次为径向叶轮，而后向叶型所获得的扬程最小。

但在全部理论扬程中，后向叶型的动压水头成分较少，前向叶型的动压水头成分较多；而流体在蜗壳及扩压器中有一个动静压的转换，动压大的转换时损失必然较大，这样导致前向叶型的效率较低。

因此，离心泵全部采用后向叶轮。

对于前向叶型，其功率曲线是一条向上凹的二次曲线。

随着流量的增加，轴功率增长得很快，因此在运行中增加流量时，原动机超载的可能性要比径向叶型风机大得多，而后向叶型的风机几乎不会发生原动机超载的现象。

2.采用以下公式进行修正：
0ηη==且Q Q
t t B p p ++∙=
=
273273325
.10100
0ρρ
t
t B N N ++∙
==
273273325
.10100
ρρ
都可行，将工况下使用条件换算成样本数据最佳。

3.虽然流量为零，但由于此时泵或风机还是存在着机内损失，即水力损失、容积损失、机械损失。

而外加于机轴上的轴功率是机内诸损失和实际得到的有效功率之和，所以这时轴功率并不等于零。

但是不能使风机或泵长期在零流量下工作，因为零流量下的效率是处在低效区的，此区的振动和噪声都比较大，长时间在此区工作，会缩短风机或泵的使用寿命。

4.由图所示:列孔口淹没出流的伯努利能量方程可得
ρ
μ0
2P A Q ∆∙
∙=
h u u P P P γααρ=-+
-=∆2
)
()(2
222
11210
ρ
γμρ
μh
A P A Q 220
∙
∙=∆∙∙=
六.计算题(共27分)
1.kPa m kgf cm kgf P M 0.294807.9/30000/0.322=⨯== m H B 4= m Z 3.0='
s m s L Q /06.0/603== s m u /87.12
.014.34
)02.01(06.02
2=⨯⨯-⨯=
s
m u /23.125
.014.3406.02
1=⨯⨯=
m Z g
u u H P H B M
4.3422
1
22='+-+
+=
γ
2.由题可得:
D 0 n 0=2000min /r s m Q /17.030= m H 1040= kW N 1840= D=2D 0 n 0=1500min /r s m Q /?3= m H ?= kW N ?= 由相似律可得:
s
m Q D
D n n Q
Q /02.1))((
3
3
000=⇒=
m H D D n n H H 234)(
)(
2
02
00=⇒=
kW N D
D n
n N
N 2484)(
)(5
03
00=⇒=
3.解：由u d Q 4
2
π=
得
s
m d
Q
u /1.5)
10
5(14.31010442
2
321
1=⨯⨯⨯⨯=
=
--π
由伯努利方程可得:
s m u g
u P g
u P /142222
2
2
2
1
1
=⇒+
=
+
γ
γ
cm m u Q
d 303.042
2===π。