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 ==⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==。