流体力学泵与风机习题答案

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流体机械 《泵与风机(第四版)》 课后习题答案及参考试题

流体机械  《泵与风机(第四版)》  课后习题答案及参考试题

概念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。

填空1、1工程大气压等于98.07千帕,等于10m 水柱高,等于735.6毫米汞柱高。

流体力学习题集习题解答

流体力学习题集习题解答

流体力学泵与风机习题集一、填 空 题1.流体力学中三个主要力学模型是(1) (2) (3) 。

2.在现实生活中可视为牛顿流体的有 和 等。

3.流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。

它们的区别在于:前者是作用在 ;而后者是作用在 。

4.均匀流过流断面上压强分布服从于 。

5.和液体相比,固体存在着 、 和 三方面的能力。

6.空气在温度为290K ,压强为760mmHg 时的密度和容重分别为 和 。

7.流体受压,体积缩小,密度 的性质,称为流体的 ;流体受热,体积膨胀,密度 的性质,称为流体的 。

8.压缩系数β的倒数称为流体的 ,以 来表示9.1工程大气压等于 千帕,等于 水柱高,等于 汞柱高。

10.静止流体任一边界上压强的变化,将等值地传到其他各点,只要 ,这就是 的帕斯卡定律。

11.流体静压强的方向必然是沿着 。

12.液体静压强分布规律只适用于 。

13.静止非均质流体的水平面是 , 和 。

14.测压管是一根玻璃直管或U 形管,一端 ,另一端 。

15.在微压计测量气体压强时,其倾角为︒=30α,测得20=l cm 则h= 。

16.作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于 。

17.通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为 。

18. 流线不能相交(驻点处除外),也不能是折线,因为 ,流线只能是一条光滑的 。

19. 、 和 之和以z p 表示,称为总压。

20.液体质点的运动是极不规则的,各部分流体 ,这种流动状态称为 。

21.由紊流转变为层流的临界流速k v 由层流转变为紊流的临界流速kv ',其中kv '称为 ,k v 称为 。

22.对圆管来说,临界雷诺数值=k Re 。

23.圆管层流的沿程阻力系数仅与 有关,且成反比,而和 无关。

24.根据λ繁荣变化特征,尼古拉兹实验曲线可分为五个阻力区,分别是;;;和。

25.紊流过渡区的阿里特苏里公式为。

26.速度的、或发生变化而引起的能量损失,称为损失。

流体力学泵与风机习题解答

流体力学泵与风机习题解答
34. M = 1即气流速度与当地音速相等,此时称气体处于临界状态。 35.淹没出流是指液体通过孔口出流到另一个充满液体的空间 时的流动。
3
36.气体自孔口、管路或条缝向外喷射 所形成的流动,称为气体淹没射流。 37.有旋流动是指流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零 的流动。 38.几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同, 任意相应线段长度保持一定的比例 。 39.因次是指物理量的性质和类别。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。他是一方程 式的因次和谐性为基础的。 40.容积泵与风机又可分为往复式和回转式。 41.根据流体的流动情况,可将泵和风机分为以下四种类别:离心式泵与风机; 轴流式泵与风机;混流式泵与风机和贯流式泵与风机。
欧拉法着眼于流体经过空间各固定点时的运动情况它不过问这些流体运动 情况是哪些流体质点表现出来的也不管那些质点的运动历程因此拉格朗曰分析 法和欧拉分析法是描述流体的运动形态和方式的两种不同的基本方法 。 24.什么叫流管、流束、过流断面和元流? 答:在流场内,取任意非流线的封闭曲线 L,经此曲线上全部点做流线,这些流 线组成的管状流面,称为流管。流管以内的流体,称为流束。垂直于流束的断面 称为流束的过流断面,当流束的过流断面无限小时,这根流束就称为元流。 25.什么是入口段长度?对于层流、紊流分别用什么表示?
42.风机的压头(全压) p 是指单位体积气体通过风机所获的的能量增量。
43.单位时间内泵或风机所输送的流体量称为流量。风机的容积流量,特指风机 进口处的容积流量。 44.泵或风机所提供的流量与设备本身效率之间的关系,用η = f3 (Q) 来表示。
45.泵或风机的工作点是泵与风机的性能曲线 与管路的性能曲线 的交点。 46.泵的扬程H的定义是: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。 47.安装角是指叶片进、出口处的切线 与圆周速度反方向 之间的交角。 48.泵和风机的全效率等于容积效率 ,水力效率 及机械效率 的乘积。 49.当泵的扬程一定时,增加叶轮转速可以相应的减少 轮径。 50.附面层的分离发生在减速增压 区。附面层外主流区的流动属于有势 流动。 附面层内的流动属于有旋 流动。 二、判 断 题 1.当平面水平放置时,压力中心与平面形心重合。 对 2.一个工程大气压等于 98kPa,相当于 10m 水柱的压强。对 3.静止液体自由表面的压强,一定是大气压。错 4.静止液体的自由表面是一个水平面,也是等压面。对 5.当静止液体受到表面压强作用后,将毫不改变地传递到液体内部各点。对 6.当相对压强为零时,称为绝对真空。错 7.某点的绝对压强小于一个大气压强时即称该点产生真空。对 8.流场中液体质点通过空间点时,所有的运动要素不随时间变化的流体叫恒定 流。对 9.恒定流时,流线随的形状不随时间变化,流线不一定与迹线相重合。错

流体力学泵与风机_课后题答案详解

流体力学泵与风机_课后题答案详解

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 3.010008.9⨯⨯= kpa pa 94.22940== (2)当1γ为油 31p p =()z H h p p A +++=γ1 ()H h p p B γγ++=13H h z H h p p p p p B A γγγγγ--+++-=-=∆131h z h 1γγγ-+=1.090002.010008.91.010008.9⨯-⨯⨯+⨯⨯= kpa 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--+=hm h 63.51= 2-28解:()21h h p -=γ()()()b h h h b h h h h P 02210212145sin 45sin 21-+--=γγ ()()145sin 22310008.9145sin 232310008.92100⨯-⨯⨯+⨯-⨯-⨯⨯⨯= kN N 65.343465022510008.9==⨯⨯=()()()Pbl h h h bl h h h h l D D D 2022110212145sin 45sin 21-+--=γγ m 45.222510008.9222210008.92322210008.9=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=2-32 解:b h h b h h P 02202145sin 2145sin γγ+= 2222210008.9212222110008.9⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=kN N 8576.1106.1108572810008.9==⨯⨯=Ph h b h h h h b h h l D 02102202102145sin 3245sin 2145sin 245sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+=γγ 2810008.92372410008.9222410008.9⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=2613= 26722613=-=p lT P G l T l P l G ⨯=⨯+⨯22672810008.9162.19⨯=⨯⨯⨯+⨯T kN T 31.10134.27481.9=+= 2-41解:245sin 0=⨯=r hb h h P x ⨯⨯⋅⋅=21γ 4212210008.9⨯⨯⨯⨯⨯=kN N 2.3939200==V P z γ=b r r r⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯-=00245cos 45sin 2136045πγ 4212281214.310008.92⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯-⨯⨯⨯⨯= kN N 344.2222344==kN P 1.45344.222.3922=+=03057.0arctan 2.39344.22arctan arctan≈===x z P P α3-3解:(1)s m v d Q /0049.010025.04432323=⋅⋅=⋅=ππs kg Q /9.4=ρ(2)s m v d d v /625.032131=⎪⎪⎭⎫⎝⎛= s m v d d v /5.232232=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=3-5解:s m h m Q /778.2/1000033==s m d Qv /2042≤=π所以,177.04=≥πv Qd 所以,mm m d 45045.0== 此时,s m d Q d Qv /4.1763585.0112.114422====ππ3-6解:22543212054d d A A A A A ππ======22114012021d d A A ππ=⋅="=' 22224012021d d A A ππ=⋅="='22334012021d d A A ππ=⋅="='22444012021d d A A ππ=⋅="='22554012021d d A A ππ=⋅="='2214014d d ππ=d d 1011=d r 10211= 2224034d d ππ=d d 1032= d r 10232= 2234054d d ππ=d d 1053= d r 10253= 2244074d d ππ=d d 1074= d r 10274=2254094d d ππ=d d 1035=d r 10235= ()()54321254321220240u u u u u d u u u u u d Q G ++++=++++==πρπρρ3-7解:干管前端的质量流量为:42562.2211111d A v Q πρρ⨯⨯==()s kg /128544.005.042562.22=⨯⨯⨯=πs kg Q Q Q /064272.02132===ρρρ ()s m A Q v /247.2204.043.2064272.022222=⋅⋅==πρρ()s m A Q v /05.18045.0424.2064272.023333=⋅⋅==πρρ 3-10解:将基准面建立在B 点经过的水平面上,列能量方程:gv p z gv p z 222222221111αγαγ++=++其中,m z 2.11= m p 5.11=γ s m v /21= s m v d d v /5.4122212== 121==αα gp g 25.40225.12.1222++=++γ871.125.4225.12.1222=-++=gg p γ 3-11解:将2点所在的水平面作为基准面,列能量方程: gv p z gv p z 222222221111αγαγ++=++31=z 02=zγγ21p p =s m v /31=gv p g p 2023322221++=++γγ s m gh v /2.83222=+=32.822112=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=d d v v 所以,m d 12.02= 3-14解:以水面为基准面,列0-0和D-D 的能量方程:gv p z gv p z DD DD 22220000αγαγ++=++00=z00=γp02200=gv α 4-=D z0=γDpgv DD 2040002α++-=++ 所以,422=gv DD α,即,s m v D /85.88.924=⋅⋅=所以,s m v d Q D /017368.085.805.044322=⋅⋅==ππ81:1:2:24422==A D DD A A d d gv gv αα列0-0和A-A 断面的能量方程:gv p z gv p z AA AA 22220000αγαγ++=++8147000++-=++γAp 所以,8147-=γAp 所以,kpa p A 1.68= 列0-0和B-B 断面的能量方程:gv p z gv p z BB BB 22220000αγαγ++=++kpa p B 484.08.9814-=⋅-= 列0-0和C-C 断面的能量方程:gv p z gv p z CC CC 22220000αγαγ++=++kpa p C 1.208.98142-=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=0=D p3-18解:将基准面建在管道所在的水平面上,列能量方程:21222222111122-+++=++l h gv p z gv p z αγαγ128.998.0008.9490222+++=++g v α9.3222=gv s m v /74.82= 3-19 解:(1)(a )将基准面建在A 所在的水平面上,列0-0和C-C 断面的能量方程:gv p z gv p z CC CC 2222000αγαγ++=++gv CC 2000042α++=++422=gv CC α s m v C /85.88.98=⨯=1:4:2:22222==B C CC B B s s gv gv αα122=gv BB α s m v /43.48.921=⨯= 且 B A v v =(b )(c )gv p z gv p z AA AA 22220000αγαγ++=++10004++=++γAp3=γAp kpa p A 4.29=(2)(a )2122000022-+++=++l CC CC h gv p z gv p z αγαγ其中,gv g v h l 2324222121+=-g v g v g v 223200004222222++++=++54222=g v 所以,s m v /96.32= s m v v /96.12121==(b )(c )gv g v p z g v p z 2222212111120000+++=++αγαγ 5300041++=++γp5341-=γp kpa p 32.331= gv g v g v p z g v p z 223242222222222220000++++=++αγαγ5423545400042⋅++++=++γp kpa p 76.112=3-20 解:()()212221221122-++=--++l a p v p z z v p ργγρs m d Qv /38.2005.014.34202.042221=⨯⨯⨯==πs m d Qv /19.1005.014.3402.04222=⨯⨯==π2423222121v v p l ρρ+=-()()242322222122212211v v v p z z v p a ρρργγρ+++=--++22214v v =()()8.930306.02.1224232300212221221⨯+---+++=v v v v p ρρρρ()()8.930306.02.12424212230022222222⨯+---+++=v v v v ρρρρ8.9606.019.1026.0133002⨯⨯-⨯⨯+= pa 16.352= mm p h 6.449.716.3521===γ3-22解:s kN h kN G /048944.0/2.176==s m GQ /1347.77.08.910048944.033=⨯⨯==γs m d Q d Qv /09.914.31347.7444222=⨯===ππ()2122221122-++=-++l a p v p H v p ργγρ其中,01≈v ,pa h p 988.9101010331=⨯⨯⨯==-γ()γgv d H H 2035.0209.97.008.97.02.1098222+⨯+=⨯⨯-++-()8.97.08.9209.9035.0209.97.008.97.02.109822⨯⨯⨯+⨯+=⨯⨯-++-H HH H 0122.19.289.498+=+-所以,m H 64.32=()212211212212-++=-++l M M a p v p H v p ργγρ()8.97.08.9209.9164.322035.0209.97.064.328.97.02.12109822⨯⨯⨯+⨯+=⨯⨯-++-M p 科技52.169.28968.7998++=+-M p 所以,pa p M 45.63-=3-263-28解:列连续性方程:s m D Qv /18.34.014.344.04221=⨯⨯==π s m d Q v /96.501.014.344.04222=⨯⨯==π列能量方程: g v p z g v p z 222222221111αγαγ++=++ g v g v p 222112221ααγ-=m 98.1318.9218.396.5022=⨯-= kpa p 404.12938.998.1311=⨯=列动量方程:()12v vQ F -=∑ρ ()12222144v v Q R d p D p -=-⨯-⨯ρππ()18.396.504.04.04404.12932-⨯=-⨯⨯R πkN R 339.14378.474.04.04404.12932=⨯-⨯⨯=π kN R 94.1112=3-33解:列能量方程:g v p z g v p z 222222221111αγαγ++=++ 其中,5321=v v 2221259v v = g v g v 209.0205.1222211αα++=++gv g v 225926.02222-= s m v /3.42= s m v /58.21=()12v v Q F -=∑ρ()1222212121v v Q R b h b h -=--ργγ 其中,s m Q /644.45.12.158.23=⨯⨯= 72.1644.410009.0108.9215.1108.9212323⨯⨯=-⨯⨯⨯-⨯⨯⨯R N R 2.480=4-2 (1) m mm d 1.0100== s kg Q /10=ρs m Q Q /01.03==ρρs m d Q v /274.11.014.301.04422=⨯⨯==π s m /10519.126-⨯=ν 8387110519.11.0274.1Re 6=⨯⨯==-νvd (紊流) (2) s kg Q /10=ρ s m Q Q /011765.0850103===ρρ s m d Q v /4987.11.014.3011765.04422=⨯⨯==π s m /1014.124-⨯=ν 13151014.11.04987.1Re 4=⨯⨯==-νvd 4-3 解:m d 3.0= C T 020= s m /107.1526-⨯=νs m d v /1067.1043.0107.152000Re 36max --⨯=⨯⋅=⋅=ν s m A v Q /103947.743.014.31067.1043323max max --⨯=⨯⨯⨯=⋅= h kg Q /9.3136002.1103947.73=⨯⨯⨯=-ρ4-4 解:212=d d 4212221==d d v v 222111Re 2214Re ===ννd v d v 所以,2Re Re 21= 4-12 紊流粗糙区,5106Re ⨯> νvd=Re ,所以,s m d v /14.325.010308.1106Re 65=⨯⨯⨯==-ν s m d v Q /154.0425.014.314.34322=⨯==π 4-13 s m s L Q /2.0/20031==s m d Q v /076433.44211==π 661107791.010308.125.0076433.4Re ⨯=⨯⨯==-νvd s L Q /202= s m v /4076433.02=4210791.7Re ⨯=s L Q /53= s m v /1019.03= 43109478.1Re ⨯=查尼氏图,得到, 5106Re ⨯=u 4104Re ⨯=l123Re Re Re Re Re <<<<u l ,所以,1Q 属于紊流粗糙区,2Q 属于紊流过渡区,3Q 属于紊流光滑区,(1) 对于1Q ,采用希弗林松公式,02326.025.0105.011.011.025.0325.01=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=-d K λm g v d l h f 888.78.92076433.425.010002326.0222111=⨯⨯⨯==λ (2) 对于2Q ,采用阿公式,02547.010791.76825.0105.011.0Re 6811.025.04325.02=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-d K λ m g v d l h f 086.08.924076433.025.010002547.0222222=⨯⨯⨯==λ(3) 对于3Q ,采用布公式02678.05.194773164.0Re 3164.025.025.03===λ m g v d l h f 005676.08.9244076433.025.010002678.0222333=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯==λ 4-15 5102Re ⨯=u 4000Re =lm d 05.0= m K 31025.0-⨯= s m d v u /028.405.010007.1102Re 65max =⨯⨯⨯==-νs L d v Q /905.7405.014.3028.4422max max =⨯==π 26min 10056.805.010007.14000Re --⨯=⨯⨯==d v l ν s L s m d v Q /1581.0/1001581.0405.014.310056.8432222min min =⨯=⨯⨯==--π 4-21 (1) a d d =21 2211av v = gv d l d v g v d l g v d l h f 2642Re 64221111211121111νλ=== 4212221211ad d v v h h f f == 19.1=a (2)75.425.12275.12122225.0225.0225.021125.0125.0125.021123164.023164.0a d d v v gv d l d v g v d l d v h h f f =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==νν 16.1=a (3)25.525.11222122225.0221125.01211211.0211.0a d d v v g v d l d K g v d l d K h h f f =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 14.1=a 4-24 解:s m Q /002742.0602329.03=⨯=s m d Q v /3972.105.014.3002742.04422=⨯⨯==π 629.022=⎪⎭⎫ ⎝⎛+g v d l ζλ ()629.08.923972.162=⨯+ζ 3151.0=ζ 4-26 解:(1) 突然缩小375.03145.7815.015.0121=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=A A ζmm m g v h j 5.760765.08.922375.022211==⨯==ζ (2)5.02=ζmm m g v h j 102102.08.9225.022222==⨯==ζ (3)1693145.781122213=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=A A ζ mm m h j 115115.08.92216923==⨯= (4)14=ζ mm m h j 204204.08.922124==⨯= 4-27 解:()()gv v g v v h h m m j j 222121-+-=''+' ()()()()02212221=-+--=''+'gv v g v v h h m m vm j j 所以,221v v v m += 此时,()j j j h gv v g v v v g v v v h h 2221222222121212211=-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=''+' 4-29 解:s m h m Q /1044.4/16333-⨯== s m d Q v /2624.205.014.31044.44423211=⨯⨯⨯==-π s m d Q v /5656.01.014.31044.44423222=⨯⨯⨯==-π m g v v p p h j 140674.08.925656.02624.28.910001739.522222121=⨯-+⨯⨯-=-+-=γ g v h j 2211ζ= 5387.01=ζ gv h j 2222ζ= 619.82=ζ5-17 解:5.6082.014.32.12.01002.08842412111=⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=d d l S p πρλ 7.30422.014.32.12.05002.08842422222=⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=d d l S p πρλ 973671.014.32.11.05002.08842432333=⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=d d l S p πρλ 3.101018973677.30425.608321=++=++=p p p p S S S S 22211/91.227215.03.101018m N Q S p p =⨯==22222/1.258616.03.101018m N Q S p p =⨯==5-25 解:()()⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=1021520232322223221SQ Q Q S SQ Q Q S SQ 610=S解得,s m Q /10472.4331-⨯= s m Q /1041.2332-⨯= s m Q /1063.0333-⨯=5-27 解:94.10348.92.014.32.020002.08842412111=⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=g d d l S πλ 8.206988.91.014.31.0100025.08842422222=⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=g d d l S πλ 78.37258.92.014.32.072002.08842432333=⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=g d d l S πλ 038035.087.14311705.321111211=+=+='S S S 所以,25.6911='S 1)()H Q S S =+'231s m S S H Q /10186.604417163331-⨯==+'=2)H SQ =2 H Q S =⎪⎭⎫ ⎝⎛'221 1325133831432=+'=-'=S S S S gd πζ ()1.25688.92.014.31325142=⨯⨯⨯=ζ 5-28 解:286.1368.93.014.383.020002.084242=⨯⨯⨯⨯==g d d l S AB AB AB AB πλ 029.1098.93.014.383.016002.084242=⨯⨯⨯⨯==g d d l S AC AC AC AC πλ 34.328.94.014.384.020002.084242=⨯⨯⨯⨯==g d d l S AD AD AD AD πλ 772.818.93.014.383.012002.084242=⨯⨯⨯⨯===g d d l S S BC BC BC CD BC πλ 5108.2⨯=A p2AB AB A Q S p γ= s m S p Q AB A AB /457868.08.91000286.136108.235=⨯⨯⨯==γ 2AD AD A Q S p γ= s m S p Q AD A AD /93993.08.9100034.32108.235=⨯⨯⨯==γ ()()222BC BC BC AC A Q S Q S p += ()s m S S p Q Q BC AC A CD BC /23488.043=+==γs m Q Q Q BC AB /69275.022=+= s m Q Q Q CD AD /17481.123=+=s m Q Q Q /86756.13321=+= 22/2.44m kN Q S p BC BC C ==γ。

工程流体力学泵与风机课后答案

工程流体力学泵与风机课后答案

⼯程流体⼒学泵与风机课后答案第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。

流体力学泵与风机(第五版)蔡增基课后习答案(一)

流体力学泵与风机(第五版)蔡增基课后习答案(一)

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3850m 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sm 2610519.1−×=υ,=Av Q Q ρρ==v()231.0410110×××π20008386310519.1)1.0(41011.010Re 623>=××××××==−πυvd 故为紊流(2)200013141014.1)1.0(48501.010Re 42<=×××××=−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sm v 26107.15−−×=3205.1m kg =ρ2000Re ==υvdsm v 105.03.0107.1520006=××=−hkg s kg vA Q m 32109.83.04105.0205.132=×=×××==−πρ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?21Re Re 解:;2211A v A v Q ==4)(2122121===d dA A v v2214Re Re 221121=×==d v d v 故直径为的雷诺数大1d 5.有一蒸汽冷凝器,内有250根平行的黄铜管,通过的冷却水总流量为8L/s ,水温为10℃,为了使黄铜管内冷却水保持为紊流(紊流时黄铜管的热交换性能比层流好),问黄铜管的直径不得超过多少?解:0℃时,水的运动粘滞系数υ=1.31×10−6m 2/s24250d Q v ⋅⋅=π要使冷却水保持紊流,则4000Re ≥,4000≥υvd mm vd 61031.14000−××≤即:mmd 67.7≤若最小Re 取2000时,mmd 3.15≤6.设圆管直径,管长,输送石油的流量mm d 200=m L 1000=运动粘滞s L Q /40=系数,求沿程水头损失。

泵与风机课后习题参考答案(完整版)

泵与风机课后习题参考答案(完整版)

泵与风机(课后习题答案)第五章5-1 水泵在n=1450r/min 时的性能曲线绘于图5-48中,问转速为多少时水泵供给管路中的流量为Hc=10+17500q v 2(q v 单位以m 3/s 计算)?已知管路特性曲线方程Hc=10+8000q v 2(q v 单位以m 3/s 计算)。

2同一水泵,且输送流体不变,则根据相似定律得:5-2 某水泵在管路上工作,管路特性曲线方程Hc=20+2000q v 2(q v 单位以m 3/s 计算),水泵性能曲线如图5-49所示,问水泵在管路中的供水量是多少?若再并联一台性能相同的水泵工作时,供水量如何变化? 【解】绘出泵联后性能曲线2管路特性曲线与泵并联后性能曲线交于M 点(56L/s ,25m ).5-3为了增加管路中的送风量,将No.2风机和No.1风机并联工作,管路特性曲线方程为p =4 q v 2(q v 单位以m 3/s 计,p 以p a 计),No.1 及No.2风机的性能曲线绘于图5-50中,问管路中的风量增加了多少?2×103m 3/h ,700p a )于单独使用No.1风机相比增加了33×103-25×103=8 m 3/h5-4 某锅炉引风机,叶轮外径为1.6m ,q v -p 性能曲线绘于图5-51中,因锅炉提高出力,需改风机在B 点(q v =1.4×104m 3/h ,p =2452.5p a )工作,若采用加长叶片的方法达到此目的,问叶片应加长多少?【解】锅炉引风机一般为离心式,可看作是低比转速。

求切割直线:B p 36005.2452⨯min /r 114246145030m m p m p =⨯==v v v q n n q q ,a A 点与B 点为对应工况点,则由切割定律得m 8.1)1114(D D )(22222==''=',D D q q v v 则应加长1.8-1.6=0.2m5.5 略5-6 8BA-18型水泵的叶轮直径为268mm ,车削后的8BA-18a 型水泵的叶轮直径为250mm ,设效率不变,按切割定律计算qv 、H 、P 。

《流体力学泵与风机》(蔡增基龙天渝)第3章课后题答案

《流体力学泵与风机》(蔡增基龙天渝)第3章课后题答案

一元流体动力学基础1.直径为150mm 的给水管道,输水量为h kN /7.980,试求断面平均流速。

解:由流量公式vA Q ρ= 注意:()vA Q s kg h kN ρ=⇒→//A Qv ρ=得:s m v /57.1=2.断面为300mm ×400mm 的矩形风道,风量为2700m 3/h,求平均流速.如风道出口处断面收缩为150mm ×400mm,求该断面的平均流速解:由流量公式vA Q = 得:A Q v =由连续性方程知2211A v A v = 得:s m v /5.122=3.水从水箱流经直径d 1=10cm,d 2=5cm,d 3=2.5cm 的管道流入大气中. 当出口流速10m/ 时,求(1)容积流量及质量流量;(2)1d 及2d 管段的流速解:(1)由s m A v Q /0049.0333==质量流量s kg Q /9.4=ρ (2)由连续性方程:33223311,A v A v A v A v ==得:s m v s m v /5.2,/625.021==4.设计输水量为h kg /294210的给水管道,流速限制在9.0∽s m /4.1之间。

试确定管道直径,根据所选直径求流速。

直径应是mm 50的倍数。

解:vA Q ρ= 将9.0=v ∽s m /4.1代入得343.0=d ∽m 275.0 ∵直径是mm 50的倍数,所以取m d 3.0= 代入vA Q ρ= 得m v 18.1=5.圆形风道,流量是10000m 3/h,,流速不超过20 m/s 。

试设计直径,根据所定直径求流速。

直径规定为50 mm 的倍数。

解:vA Q = 将s m v /20≤代入得:mm d 5.420≥ 取mm d 450= 代入vA Q = 得:s m v /5.17=6.在直径为d 圆形风道断面上,用下法选定五个点,以测局部风速。

设想用和管轴同心但不同半径的圆周,将全部断面分为中间是圆,其他是圆环的五个面积相等的部分。

工程流体力学泵与风机习题答案

工程流体力学泵与风机习题答案

工程流体力学泵与风机习题答案(曹慧哲部分)第三章3-1已知流速场u x =2t+2x+2y ,u y = t - y+z ,u z = t+x – z 。

求流场中x =2,y =2,z =1的点在t =3时的加速度。

a =35.86 m/s 23-2已知流速场u x =xy 3,313y u y =-,u z = xy ,试求:(1)点(1,2,3)的加速度;(2)是几元流动;(3)是恒定流还是非恒定流;(4)是均匀流还是非均匀流?a =36.27m/s 2二元恒定非均匀流3-3已知平面流动的流速分布为u x =a ,u y =b ,其中a 、b 为正数。

求流线方程并画出若干条y >0时的流线。

ay-bx=c3-4已知平面流动速度分布为2222x y cy cx u u x y x y=-=++,, 其中c 为常数,求流线方程并画出若干条流线。

x 2+y 2=c3-5已知平面流动速度场分布为(46)(69)u y x ti y x t j =-+-。

求t =1时的流线方程并绘出x =0至x =4区间穿过x 轴的4条流线图形。

3x -2y =33-6已知圆管中流速分布为1/7max 0()yu u r =,r 0为圆管半径,y 为离开管壁的距离,u max为管轴处最大流速。

求流速等于断面平均流速的点离管壁的距离y 。

y =0.242r 03-7对于不可压缩流体,下面的运动是否满足连续性条件?(1) u x = 2x 2 +y 2,u y = x 3-x (y 2-2y )(2) u x = xt +2y ,u y = xt 2-yt(3)u x = y 2 +2xz ,u y =-2yz + x 2yz ,u z =422221y x z x +(1)、(3)不满足,(2)满足 3-8已知不可压缩流体平面流动在y 方向的速度分量为u x =y 2-2x +2y 。

求速度在x 方向的分量u x 。

u x =-2x (y +1) +f (y )3-9已知两平行平板间的速度分布为⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2max 1b y u u ,式中y = 0为中心线,y = ±b为平板所在位置,u max 为常数,求两平行平板间流体的单宽流量。

《流体力学及泵与风机》习题解答

《流体力学及泵与风机》习题解答
r
θ
)
dθdrdt
θ
r
r
θ
∂v r v r ∂vθ + + =0 r r∂θ ∂r
1
-2 解:可根据连续性方程判断 (1) ∂∂vx + ∂∂vy = 2k
x y
∴当 k=0 时满足条件 k≠0 时不满足条件 ∴满足条件
(2) ∂∂vx + ∂∂vy
x
y
= 2y +1− 2y −1 = 0
(3) ∂∂vr
0=
(2)
(3) 由(3)式知压强在 z 方向上为常数,仅为 x y 的函数,把(2)积分 p ( x, y ) = − ρgy + c( x) 代入(1)式并积分
∂p ∂z
vx =
c ′( x) 2 y + Ey + F 2µ
由 边 界 条 件 知 : y=0
F =0
p 其中: c′( x) = ∂ ∂x
列出 1—2 断面伯努利方程,得: 由(2)和(3)可得:
2 v2 − v12 =
2 v1 p1 p2 v2 + z1 + = + z2 + ρg 2 g ρg 2g
2
2( ρ m − ρ ) gh
将(1)代入得
v2 = A12 2 A12 − A2
ρ
2( ρ m − ρ ) gh
ρ
2( ρ m − ρ ) gh 2 ρ ( A12 − A2 )
π
−a 0 −a rΚ 1 Γ sin θ Γ cos θ rΚ1 sin θdθ + rΚ1 cos θdθ + ∫ 0dx + ∫ 0dx + ∫ 0πdy + ∫ 0dy − rΚ 1 −a −a 0 2πrΚ1 2πrΚ1

流体力学泵与风机(第五版) 蔡增基 课后习题答案(1)

流体力学泵与风机(第五版) 蔡增基 课后习题答案(1)
d 2 = 2 ,试问哪个断面雷诺数大?这两个断面的雷
Re 2
诺数的比值 Re1
是多少?
v2
=
解: Q = v1 A1 = v2 A2 ; v1
A1 d = ( 2 )2 = 4 A2 d1
29
vd Re1 1 = 1 1 = 4× = 2 2 Re 2 v 2 d 2
故直径为 d1 的雷诺数大 5.有一蒸汽冷凝器,内有 250 根平行的黄铜管,通过的冷却
vd Re = = υ
Q
π 2 d 4 × 3 × 10 −3 4 d= = 7.6 × 10 4 > 2000 −6 υ π × 0.05 × 1.007 × 10
为紊流
k 0.01 = = 0.00002 d 500
查莫迪图得 λ = 0.019 ∴ hf

L v2 = 22.64m d 2g
31
解: ( 1) ρ = =
′− ρ h ρ
= λ ⋅ L⋅v
d ⋅ 2g
2
13600 − 920 × 9 × 10 − 2 920
λ ⋅ 3 × 12 2 × 9.807 × 25 × 10 −3
64 =320<2000,故为层流 0.20
∴ λ = 0.20 。设为层流,则 Re= 假设成立 (2) Re= vd , v =
υLv = 64 2
d ⋅2g
∴ h1 ∽ v 光滑区 λ =
h=
λLv 2 d ⋅ 2g
64 Re 0.25
0.25
=
64υ 0.25 v 0.25 d 0.25
= 64υ
⋅ L ⋅ v 1.75
d 1.25
∴ h1 ∽ v1.75

流体力学泵与风机第五版答案第五章

流体力学泵与风机第五版答案第五章

流体力学泵与风机第五版答案第五章一、单选题(每题3分,共10道小题,总分值30分)1.某给定的开敞式(进、出水池水面为一个大气压)离心泵系统中,当进水池的水面升高时,水泵的工作扬程将减小,而其轴功率将()。

(3分)A不变B增大C减小正确答案B您的答案是 B回答正确展开2.离心式水泵叶轮的叶片形状一般采用()。

(3分)A向前弯曲B径向延伸C向后弯曲正确答案C您的答案是未作答回答错误展开3.两台风机并联运行的主要目的是()(3分)A增加流量B增加扬程C增加全压D既增加扬程也增加全压正确答案A您的答案是未作答回答错误展开4.立式混流水轮机的安装高程是指()的高程。

(3分)A其固定底座平面;B其基准面;C其进口导叶水平中心平面。

正确答案C您的答案是未作答回答错误展开5.离心式泵的主要部件不包括()(3分)A叶轮B汽缸C机壳D吸入室正确答案B您的答案是未作答回答错误展开6.某台水泵在转速不变时,当输送的水温度增加时,其轴功率()(3分)A增加B降低C不变D先降低,后增加正确答案B您的答案是未作答回答错误展开7.当流体以的方向进入叶轮时,离心式泵的无限多叶片的理论扬程为()(3分)8.下列各项中与有效汽蚀余量NPSHa值无关的是()(3分)A吸入管路参数B管路中流量C泵的结构D泵入口压力正确答案C您的答案是未作答回答错误展开9.水轮机的轴功率N()(3分)A是发电机的输出功率B是水轮机的输出功率C等于正确答案B您的答案是未作答回答错误展开10.对于某叶片式流体机械,当流过它的流量偏离设计值时,冲角会发生变化,正冲角将导致在叶片的()产生旋涡。

(3分)A工作面B背面C工作面和背面正确答案B您的答案是未作答回答错误展开二、判断题(每题3分,共10道小题,总分值30分)1.给定流量等其他参数不变,控制在一定的限制范围内提高叶轮的转速,其叶片进口的冲角将加大。

()(3分)正确答案正确您的答案是未作答回答错误展开2.有限多叶片叶槽内轴向旋涡的旋向与叶轮转动的方向相同。

泵与风机课后习题答案(完整版)

泵与风机课后习题答案(完整版)

扬程:单位重量液体从泵进口截面到泵出口截面所获得的机械能。

流量qv :单位时间内通过风机进口的气体的体积。

全压p :单位体积气体从风机进口截面到风机出口截面所获得的机械能。

轴向涡流的定义:容器转了一周,流体微团相对于容器也转了一周,其旋转角速度和容器的旋转角速度大小相等而方向相反,这种旋转运动就称轴向涡流。

影响:使流线发生偏移从而使进出口速度三角形发生变化。

使出口圆周速度减小。

叶片式泵与风机的损失:(一)机械损失:指叶轮旋转时,轴与轴封、轴与轴承及叶轮圆盘摩擦所损失的功率。

(二)容积损失:部分已经从叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧流动造成能量损失。

泵的叶轮入口处的容积损失,为了减小这部分损失,一般在入口处都装有密封环。

(三),流动损失:流体和流道壁面生摸差,流道的几何形状改变使流体产生旋涡,以及冲击等所造成的损失。

多发部位:吸入室,叶轮流道,压出室。

如何降低叶轮圆盘的摩擦损失:1、适当选取n 和D2的搭配。

2、降低叶轮盖板外表面和壳腔内表面的粗糙度可以降低△Pm2。

3、适当选取叶轮和壳体的间隙。

轴流式泵与风机应在全开阀门的情况下启动,而离心式泵与风机应在关闭阀门的情况下启动。

泵与风机(课后习题答案)第一章1-1有一离心式水泵,其叶轮尺寸如下:1b =35mm, 2b =19mm, 1D =178mm,2D =381mm, 1a β=18°,2a β=20°。

设流体径向流入叶轮,如n=1450r/min ,试画出出口速度三角形,并计算理论流量,V T q 和在该流量时的无限多叶片的理论扬程T H ∞。

解:由题知:流体径向流入叶轮 ∴1α=90° 则:1u =1n60D π=317810145060π-⨯⨯⨯=13.51 (m/s )1V =1m V =1u tg 1a β=13.51⨯tg 18°=4.39 (m/s )∵1V q =π1D 1b 1m V =π⨯0.178⨯4.39⨯0.035=0.086 (3m /s ) ∴2m V =122Vq D b π=0.0860.3810.019π⨯⨯=3.78 (m/s )2u =2D 60n π=338110145060π-⨯⨯⨯=28.91 (m/s ) 2u V ∞=2u -2m V ctg 2a β=28.91-3.78⨯ctg20°=18.52 (m/s )T H ∞=22u u V g∞=28.9118.529.8⨯=54.63 (m )1-2有一离心式水泵,其叶轮外径2D =220mm,转速n=2980r/min ,叶片出口安装角2a β=45°,出口处的轴面速度2m v =3.6m/s 。

泵与风机习题答案

泵与风机习题答案

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泵与风机 Pumps and Fans
三、相似工况点与不相似工况点
在同一条相似抛物线上的点为相似工况点;反之则不存
相似关系,不能用比例定律进行相似 换算。把握这一点(对正确地确定泵与风机变速 运行时的运行工况点及其性能参数的换算)非常重要 。
M
相似工况点和不相似工况点的区分
速n0下的运行工况点为M (qVM,HM ),当降转速后,流量减
小到qVA ,试确定这时的转速。 H
【解】 ①.确定变速后的 HB
运行工况点A (qVA,HA) ;
②.将qVA、HA代入下式
HA
以确定相似抛物线的k值;
B
HC-qV
M A
H-qV
k H A / qV2A
O
qVA qVB qV
qV
M
③.过A点作相似抛物线,求A点对应的相似工况点B;
4)有效功率:泵, 扬程;风机,全压
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泵与风机 Pumps and Fans
3、没有掌握课堂所讲的重点内容:相似工况点的选取(1-7)
4、符号的写法:正体(单位)和斜体(变量)的区别。
Pa; kW ;m kPa; kg/m3
5、重力加速度的选择:
Psh
Pe
gqV H
由径向分速度、圆周速度及流动角可作出速度三角形 :
绝对速度与圆周速度夹角为进流角;相对速度与圆周速度的反方向夹角为流动角,叶片切 线与圆周速度反方向夹角为叶片安装角
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泵与风机 Pumps and Fans
1-4 某前向式离心风机叶轮的外径D2=500mm,转速n=1000r/min,叶片出

流体力学泵与风机 课后习题答案详解 蔡增基 第五版 中国建筑工业出版社

流体力学泵与风机 课后习题答案详解 蔡增基 第五版 中国建筑工业出版社

流体力学泵与风机2-15解:(1)当为空气(2)当为油2-16解:2-28 解:2-32 解:2-41 解:3-3解:(1)(2)3-5 解:所以,所以,此时,3-6 解:3-7解:干管前端的质量流量为:3-10解:将基准面建立在B点经过的水平面上,列能量方程:其中,3-11解:将2点所在的水平面作为基准面,列能量方程:所以,3-14解:以水面为基准面,列0-0和D-D的能量方程:所以,,即,所以,列0-0和A-A断面的能量方程:所以,所以,列0-0和B-B断面的能量方程:列0-0和C-C断面的能量方程:3-18解:将基准面建在管道所在的水平面上,列能量方程:3-19解:(1)(a)将基准面建在A所在的水平面上,列0-0和C-C断面的能量方程:且(b)(c)(2)(a)其中,所以,(b)(c)3-20 解:3-22解:其中,,所以,所以,3-263-28解:列连续性方程:列能量方程:列动量方程:3-33解:列能量方程:其中,其中,4-2 (1)(紊流)(2)4-3 解:4-4 解:所以,4-12 紊流粗糙区,,所以,4-13查尼氏图,得到,,所以,属于紊流粗糙区,属于紊流过渡区,属于紊流光滑区,(1)对于,采用希弗林松公式,(2)对于,采用阿公式,(3)对于,采用布公式4-154-21 (1)(2)(3)4-24 解:4-26 解:(1)突然缩小(2)(3)(4)4-27 解:所以,此时,4-29 解:5-17 解:5-25 解:解得,5-27 解:所以,1)2)5-28 解:继续阅读。

流体力学泵与风机-蔡增基-第五版-下-答案

流体力学泵与风机-蔡增基-第五版-下-答案

(c) U x =4y , U y = 0 ,代入流线方程,积分:y(d) U x =4y , U y =3,代入流线方程,积分:1•描绘出下列流速场解:流线方程:空=砂U x U y(b) U x =4 , U y =3x,代入流线方程,积分: y^x2 c8x,y2 c32(g ) U x =4y , U y - -4x ,代入流线方程,积分: x 2 y 2 =c(h ) u x =4 , U y =0,代入流线方程,积分: y=c直线族2x(i ) U x =4 , U y - -4x ,代入流线方程,积分: yc 抛物线族 代入流线方程,积分:2 23x 4y = c代入流线方程,积分:抛物线族(j) u x =4x , U y =0,代入流线方程,积分:y=cy直线族(k) u x =4xy , U y =0,代入流线方程,积分:y=cy直线族直线族(I ) u rru^=0,由换算公式:u x二u r COST -u^sin v , U y 二u r sin)UjCosvc x cU x 0r rexx2y2u ycyx2 y2代入流线方程积分:-=c(m ) u 「0 , u# , Ux^-C ^- 2Cy 2,u_0 叫—口 r r r x + yr r x + y代入流线方程积分: x 2 y 2 =c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:呂二巴(或如二皀J ).y ;xr(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:•=丄(—--—x )2 ex dy…、3 7(b )( c ) • - -2 ( d ) - - -2 ( e ) •=2(g ) ■- -4 ( i ) ■ - -2 ( k ) • - -2x3•在上题流速场中,求出各有势流动的流函数和势函数。

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流体力学泵与风机 习题解答
土木与制冷工程学院 李晓燕、吴邦喜
1
一、填 空 题 1.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。 2.在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3.流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于:前者是作 用在某一面积上的总压力;而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压 强。 4.均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5.和液体相比,固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 6.空气在温度为 290 K,压强为 760 mmHg 时的密度和容重分别为 ρa = 1.2 kg/m3
5
6.为什么流体静压强的方向必垂直作用面的内法线? 答:由于流体在静止时,不能承受拉力和切力,所以流体静压强的方向必然是沿 着作用面的内法线方向。 7.为什么水平面必是等压面? 答:由于深度相等的点,压强也相同,这些深度相同的点所组成的平面是一个水 平面,可见水平面是压强处处相等的面,即水平面必是等压面。 8.什么是等压面?满足等压面的三个条件是什么? 答: 在同一种液体中,如果各处的压强均相等由各压强相等的点组成的面称为等 压面。满足等压面的三个条件是同种液体连续液体静止液体。 9.什么是阿基米德原理? 答:无论是潜体或浮体的压力体均为物体的体积,也就是物体排开液体的体积。 10.潜体或浮体在重力 G 和浮力 P 的作用,会出现哪三种情况? 答:(1)重力大于浮力,则物体下沉至底;(2)重力等于浮力,则物体可在任一 水深处维持平衡;(3)重力小于浮力,则物体浮出液体表面,直至液体下部分所 排开的液体重量等于物体重量为止。 11.等角速旋转运动液体的特征有那些? 答:(1)等压面是绕铅直轴旋转的抛物面簇;(2)在同一水平面上的轴心压强最 低,边缘压强最高。 12.什么是绝对压强和相对压强? 答: 绝对压强:以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强。
42.风机的压头(全压) p 是指单位体积气体通过风机所获的的能量增量。
43.单位时间内泵或风机所输送的流体量称为流量。风机的容积流量,特指风机 进口处的容积流量。 44.泵或风机所提供的流量与设备本身效率之间的关系,用η = f3 (Q) 来表示。
45.泵或风机的工作点是泵与风机的性能曲线 与管路的性能曲线 的交点。 46.泵的扬程H的定义是: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。 47.安装角是指叶片进、出口处的切线 与圆周速度反方向 之间的交角。 48.泵和风机的全效率等于容积效率 ,水力效率 及机械效率 的乘积。 49.当泵的扬程一定时,增加叶轮转速可以相应的减少 轮径。 50.附面层的分离发生在减速增压 区。附面层外主流区的流动属于有势 流动。 附面层内的流动属于有旋 流动。 二、判 断 题 1.当平面水平放置时,压力中心与平面形心重合。 对 2.一个工程大气压等于 98kPa,相当于 10m 水柱的压强。对 3.静止液体自由表面的压强,一定是大气压。错 4.静止液体的自由表面是一个水平面,也是等压面。对 5.当静止液体受到表面压强作用后,将毫不改变地传递到液体内部各点。对 6.当相对压强为零时,称为绝对真空。错 7.某点的绝对压强小于一个大气压强时即称该点产生真空。对 8.流场中液体质点通过空间点时,所有的运动要素不随时间变化的流体叫恒定 流。对 9.恒定流时,流线随的形状不随时间变化,流线不一定与迹线相重合。错
29.湿周是指过流断面上流体和固体壁面接触的周界。 30.层流运动时,沿程阻力系数λ与 f (Re) 有关,紊流运动沿程阻力系数λ在光
滑管区与 f (Re) 有关,在过渡区与 f (Re, K ) 有关,在粗糙区与 f ( K )等于各管段的阻抗叠加。 32 . 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
欧拉法着眼于流体经过空间各固定点时的运动情况它不过问这些流体运动 情况是哪些流体质点表现出来的也不管那些质点的运动历程因此拉格朗曰分析 法和欧拉分析法是描述流体的运动形态和方式的两种不同的基本方法 。 24.什么叫流管、流束、过流断面和元流? 答:在流场内,取任意非流线的封闭曲线 L,经此曲线上全部点做流线,这些流 线组成的管状流面,称为流管。流管以内的流体,称为流束。垂直于流束的断面 称为流束的过流断面,当流束的过流断面无限小时,这根流束就称为元流。 25.什么是入口段长度?对于层流、紊流分别用什么表示?
和 γ a = 11.77 N/m3。
7.流体受压,体积缩小,密度增大 的性质,称为流体的压缩性 ;流体受热, 体积膨胀,密度减少 的性质,称为流体的热胀性 。
8.压缩系数 β 的倒数称为流体的弹性模量 ,以 E 来表示
9.1工程大气压等于98.07千帕,等于10m水柱高,等于735.6 毫米汞柱高。 10.静止流体任一边界上压强的变化,将等值地传到其他各点(只要静止不被破 坏),这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。 11.流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。 12.液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。 13.静止非均质流体的水平面是等压面,等密面和等温面。 14.测压管是一根玻璃直管或U 形管,一端连接在需要测定的容器孔口上,另一 端开口,直接和大气相通。 15.在微压计测量气体压强时,其倾角为α = 30° ,测得 l = 20 cm 则h=10cm。 16.作用于曲面上的水静压力 P 的铅直分力 Pz 等于其压力体内的水重。 17.通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 18. 流线不能相交(驻点处除外),也不能是折线,因为流场内任一固定点在同 一瞬间只能有一个速度向量,流线只能是一条光滑的曲线或直线。
d Re 26.速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失,称为局部损失。 27.正方形形断面管道(边长为 a),其水力半径 R 等于 R = a ,当量直径 de 等于
4
de = a 。
28.正三角形断面管道(边长为 a),其水力半径 R 等于 R = A = 3 a ,当量直径 x 12
de 等于 4R = 3 a 。 3
相对压强:当地同高程的大气压强 pa 为零点起算的压强。
13.什么叫自由表面? 答: 和大气相通的表面叫自由表面。 14.什么是流线?什么是迹线?流线与迹线的区别是什么? 答: 流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线,此瞬时在曲线上任一点的 切线方向与该点的速度方向重合,这条曲线叫流线。
区别:迹线是流场中流体质点在一段时间过程中所走过的轨迹线。流线是由 无究多个质点组成的,它是表示这无究多个流体质点在某一固定瞬间运动方向的 曲线。而迹线则是在时间过程中表示同一流体质点运动的曲线。 15.什么是流场? 答:我们把流体流动占据的空间称为流场,流体力学的主要任务就是研究流场中 的流动。 16.什么是欧拉法?
19.静压、动压和位压之和以 pz 表示,称为总压。 20.液体质点的运动是极不规则的,各部分流体相互剧烈掺混,这种流动状态称 为紊流。
21.由紊流转变为层流的临界流速 vk 小于 由层流转变为紊流的临界流速 v′k ,其
2
中 vk′ 称为上临界速度, vk 称为下临界速度。
22.对圆管来说,临界雷诺数值 Rek = 2000 。 23.圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关,且成反比,而和管壁粗糙无关。 24.根据 λ 繁荣变化特征,尼古拉兹实验曲线可分为五个阻力区,分别是层流区; 临界区;紊流光滑区;紊流过渡区和紊流粗糙区。 25.紊流过渡区的阿里特苏里公式为 λ = 0.11( k + 68 )0.25 。
牛顿内摩擦定律是: T = μ A du ;不满足牛顿内摩擦定律的流体是非牛顿流体。 dy
2.在流体力学当中,三个主要的力学模型是指哪三个? 答:(1)连续介质;(2)无粘性流体;(3)不可压缩流体。 3.什么是理想流体? 答:理想流体即指无粘性流体,是不考虑流体的粘性的理想化的流体。 4.什么是实际流体? 答:考虑流体的粘性的流体。 5.什么是不可压缩流体? 答:不计流体的压缩性和热胀性的而对流体物理性质的简化。
34. M = 1即气流速度与当地音速相等,此时称气体处于临界状态。 35.淹没出流是指液体通过孔口出流到另一个充满液体的空间 时的流动。
3
36.气体自孔口、管路或条缝向外喷射 所形成的流动,称为气体淹没射流。 37.有旋流动是指流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零 的流动。 38.几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同, 任意相应线段长度保持一定的比例 。 39.因次是指物理量的性质和类别。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。他是一方程 式的因次和谐性为基础的。 40.容积泵与风机又可分为往复式和回转式。 41.根据流体的流动情况,可将泵和风机分为以下四种类别:离心式泵与风机; 轴流式泵与风机;混流式泵与风机和贯流式泵与风机。
6
答:通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 17.什么是拉格朗日法? 答:通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法。 18.什么是恒定流动?什么是非恒定流动? 答: 动平衡的流动,各点流速不随时间变化,由流速决定的压强、粘性力也不 随时间变化,这种流动称之为恒定流动反之为非恒定流动。 19.什么是沿程损失? 答: 在沿程不变的管段上,流动阻力沿程也基本不变,称这类阻力为沿程阻力, 克服沿程阻力引起的能量损失为沿程损失。 20.什么是局部损失? 答:在边壁急剧变化的区域,阻力主要地集中在该区域中及其附近,这种集中分 布的阻力称为局部阻力。克服局部阻力的能量损失为局部损失。 21.什么叫孔口自由出流和淹没出流? 答: 在容器侧壁或底壁上开一孔口,容器中的液体自孔口出流到大气中,称为 孔口自由出流。如出流到充满液体的空间,则称为淹没出流。 22.什么是有旋流动?什么是无旋流动? 答: 流体微团的旋转角速度不完全为零的流动称为有旋流动,流场中各点旋转 角速度等于零的运动,成为无旋运动。 23.在流体力学中,拉格朗曰分析法和欧拉分析法有何区别? 答: 拉格朗曰法着眼于流体中各质点的流动情况跟踪每一个质点观察与分析该 质点的运动历程然后综合足够多的质点的运动情况以得到整个流体运动的规律。
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