《流体机械原理及结构》思考题及习题

《流体机械原理及结构》思考题及习题

1、 流体具有的能量主要包括哪几个方面？

2、 什么是流体机械？根据什么将流体机械分为叶片式流体机械和容积式流体机械？

3、 试说明流体机械的效率用m l h t ηηη=η表示。

4、 总扬程为25m ，流量为3m 3/min ，泄漏量为流量的3%的离心泵以1450rpm 的转速运转时，泵

的轴功率为14.76kw ，机械效率取92.0m =η，试求下列值：（1）泵的有效功率；（2）泵的效率；（3）容积效率；（4）水力效率。

5、 水轮机效率实验时在某一导叶开度下测得下列数据：蜗壳进口处压力表读数P=22.6×104p a ，

压力表中心高程H m =88.5m ，压力表所在钢管直径D=3.35m ，电站下游水位∇=85m ，流量q v =33m 3/s ，发电机功率P g =7410Kw ，发电机效率ηg =0.966，试求机组效率及水轮机效率。

6、 水轮机和水泵的基本工作参数有哪些？各是如何定义的？

7、 离心泵自井中取水，输送到压水池中，流量为100 m 3/h ，吸水管与压水管直径均为150mm ，

输水地形高度为32m ，若泵所需轴功率为14kw ，管路系统总阻力系数为10.5，试求离心泵装置的总效率。

8、 什么是流面、轴面？什么是轴面流线？

9、 在分析叶片式流体机械内的流动时引入了哪些基本假设？试推导出叶片式流体机械的基本方

程。

10、 何为反击系数？它有何意义？

11、 什么在离心式叶轮出口附近的流动会产生滑移？滑移系数是怎样定义的，它与哪些因素有

关？

12、 冲击式流体机械在什么情况下，其效率最高？试推导出此时效率的表达式。

13、 什么是往复式流体机械和回转式流体机械？试分别列举几种型式。

14、 流动相似必须满足的三个条件是什么？

15、 什么是单位参数和相对参数？

16、 什么是比转速？它有什么重要意义？试分析比转速与叶轮形状和水力性能的关系。

17、 什么是水轮机的模型综合特性曲线和运转综合特性曲线？它们各有什么重要意义？

18、 水轮机主要综合特性曲线包括哪些内容？5%出力储备线的意义何在？为什么轴流转浆式

水轮机没有呢？

19、 试分析不同比转速的水轮机模型综合特性曲线的等开度线和等效率曲线的形状和变化规

律？

20、 何为泵的工作特性曲线和通用特性曲线？

21、 何为水力机械的最有利工作条件？正确绘制出叶轮进、出口处的速度三角形。当其流量或

水头（扬程）发生变化时，水力机械的性能将有何变化？

22、 分析变工况下的水泵的性能分析。

23、 什么是汽蚀？汽蚀的危害有哪些？

24、 什么水是泵汽蚀余量和水泵装置汽蚀余量？它们有什么关系？

25、什么是水轮机汽蚀系数和水轮机装置汽蚀系数？试分别推导出它们的表达式。

26、在流体机械中存在的非稳定现象有哪些？试分别说明其产生的原因。

27、流体机械中产生噪声的原因有哪些？防止噪声的措施是什么？

28、模型水轮机与原型水轮机之间存在哪些不相似之处？这些不相似将会导致什么结论？

29、试说明低比转速的混流式水轮机的汽蚀系数，为什么比高比转速的混流式水轮机的汽蚀系

数要小些？

30、已知离心泵叶轮D1=160mm，D2=320mm，βb2=29°，叶片数Z=6，叶厚δ=5mm，宽度

b1=33mm, b2=19mm，转速n=1450r/min，设最优工况下容积效率ηv=0.95，水力效率ηh=0.90，总效率η=0.82，求该工况下的流量，扬程和轴功率（V ul=0）。

31、已知轴流式水轮机的下列数据：D1=0.7m，d h（轮毂直径）=0.28m , b0=0.28m，q v=2m3/s，

n=500r/min，α0=55°, 试求D=0.53m的圆柱层中（其中β2=25°）的进出口速度三角形。32、已知混流式水轮机的下列数据：D1=2m ，b0=0.2m ，q v=15m3/s ，n=500r/min ，导叶出

口角α0=14°，试求进出口速度三角形。（注：转轮进口边视为与导叶出口边平行，b1=b0）。

若出口边与下环交点处D2=1.4m，该处轴面速度V m2=12m/s，求为了满足H th=250m的条件，β2应为多少？（假定叶片数无穷多）。

33、一台泵的吸入口径为200mm，流量q v=77.8L/s，样本给定[H v]=5.6m。吸入管路损失

∆Hs=0.5m。试求1）在标准状态下抽送常温清水时的H sz值。2）如此泵在拉萨（Pa=64922.34pa）使用，从开敞的容器中抽吸80℃温水，其H sz又为多少？（注：80℃清水的Pva=47367.81pa，ρg=9530.44N/m3）

34、已知水轮机的临界空化系数σ为0.28，电站水温为15℃，电站下游水面的海拔高程为

1524m，水轮机的吸出高度为3m。问：根据空化条件，允许的最大水头为多少？

35、双吸离心泵的转速为1450r/min，最优工况的扬程为43m，流量为1.36m3/s，临界空化余

量为∆hσ=3.17m，最大流量工况的∆hσ为10.60m，吸水管路的水力损失为0.91m，当地大气压力为10.36m，所输送的冷水的汽化压力为H va=0.31m。要求计算确定：1）最优工况的比转速n q、空化比转速S、临界空化系数σ和允许的吸入高度Hs是多少？2）最大流量工况的允许吸入高度Hs 是多少？（提示：计算n q和S时应取总流量的二分之一）。

36、水轮机的最有利工作条件是什么？试绘出其速度三角形。

37、已知离心泵叶轮直径D=0.4m，在最优工况下流量q v=0.1111m3/s、扬程H=50m、转速

n=1450r/min、效率η=0.83。1）该泵的轴功率应为多少？2）如果另一台几何相似的泵的叶轮直径为0.64m，在效率相等的相似工况下运行，转速为1200r/min，那么它的流量、扬程和轴功率为多少？

38、某抽水蓄能电站装备有可逆水泵一水轮机，假定泵和水轮机两种工况的参数相同，均为水

头H=265m，流量q v=30.2m3/s。同时还假定两种工况下的损失均为：水力损失∆H=10m，容积损失∆q v=0.6m3/s，机械损失∆P=730KW。试求两种工况下的水力效率、容积效率、机

械效率、总效率和轴功率。

39、在同一台水轮机中，改变落差，试求运转情况的相似法则。

40、一台冷凝泵从封闭的容器中抽水，液面的压力等于汽化压力，样本给定[∆h]=0.6m，吸入

管路损失∆Hs=0.3m，试求泵的几何吸入高度。

41、泵A的尺寸为泵B的尺寸的三分之一，两泵工况相似，效率相等，泵B在扬程为15m时

的转速为300r/min，流量为0.0063m3/s。问：1）当泵A的扬程为15m时，其转速和流量为多