武汉大学流体机械原理考试简答题

1. 试用速度三角形和欧拉方程分析说明：轴流式叶轮的叶片是扭曲的。

径向能头平衡，要求不同流面上的栅中翼型的安放角是不同的。随着流面半径的加大，其栅中翼型的安放角是逐步变缓的。

用下标“H ”表述轮毂，下标“T ”表述轮缘

t

2e h 2e t

2u h 2u h 2u h t 2u t Th Tt m mh mt h

t v v v u v u H H v v v u u β

≥≠β≥≠====≥≠即所以即要因为

2. 试用速度三角形和欧拉方程分析说明：径向式叶轮，叶片有限多时的理论能

头T H 比叶片无限多时的理论能头∞T H 小。

1）反旋现象

2）流动叠加

由上图分析可知：

① ∞<2u 2u v v ；②⇑1u v 。⇒③g

v u v u H g

v u v u H u u T u u T ∞

∞∞-=

<-=

11221

122。

3. 水泵叶轮的转速n 、叶轮的理论流量T Q 、叶片出口直径2D 、叶片出口宽

度2b 、出口安放角2b β、排挤系数2ψ已知，试说明出口速度三角形的绘图步骤。 1） 求：60

22D n u π=

，（确定三角形的底边）；

2）22b y ββ=，（在叶片无穷多的假定条件下认定相对流动角等于叶片的安放角－确定三角形的底边上的一个角）； 3）计算2

222ψ

πD b Q c T

m =

，（确定三角形的高）。

至此三个条件具备，三角形确定。

4. 以直径D 和转速n 为变量，导出尺寸相差不大的两相似流体机械的流量

M

P Q Q 和能头

M

P H H 相似率。

1）由相似准则斯特劳哈尔数0

00t c L S r =

相等得：

m

m m p

p p t c L t c L 000000=

；

m

m m

m p

p p

p n D Q D n D Q D 1

1

2

222

22=

,于是有：

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=m p m

p m

p n n D D Q Q 3

22 2）由相似准则欧拉数22

u

p

E u ρ=

相等得：

2

2

22

2

2m

m m p

p p n D gH

n D gH

=

于是有：

2

2

22⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=m p m

p m

p

n n D D H H

5. 水轮机为什么要有尾水管？

1）将从转轮流出的水流收集起来送入下游河道； 2）回收利用转轮出口水流剩余的能量。

6. 作为综合相似判别数流体机械的比转速应具有唯一性，请具体说明有关规定。

两台水轮机相似，其比转速是否相等？为什么？ A 、唯一性要求：

1）额定工况：水泵最高效率点；水轮机最优转速时最大功率的工况。 2）标准状态（一个标准大气压；20°C 流体介质）。 3）单个叶轮。(多流：单留；多级：单级)

B 、两台水轮机相似，在满足上述唯一性要求条件下有：

3

125

1

2122

122

1

2

12⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⎪⎪⎭⎫

⎝⎛⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛n n D D N N n n D D H H p p p p ＝；＝代入4/5H N n n s =有：14

/51

1

14

/52

122

1

213

125

1

2

124

/52

2

22s p p p p s n H N n n n D

D H n n D D N n H N n n ==

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=

=

7. 作为综合相似判别数流体机械的比转速应具有唯一性，请具体说明有关规定。

当一台水泵的转速由1n 变为2n 时，该泵的比转速s n 变不变，为什么？

2）同一台泵，在满足上述唯一性要求条件下有：2

12121

2

12 ;⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛n n H H n n Q Q ＝＝代入4

/365

.3H

Q n n s =有：

14

/31

114

/32

1211

21

2

4

/32

2

2265

.365.365

.3s s n H Q n n n H n n Q n H Q n n ==⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==