流体力学泵与风机期末试卷与答案

《流体力学泵与风机》期末考试试卷参考答案

一、判断题（本大题共 10 小题，每小题1 分，共 10 分）

1．没有粘性的流体是实际流体。 错 (1分) 2．在静止、同种、不连续流体中，水平面就是等压面。如果不同时满足这三个条件，水 平面就不是等压面。错 (1分)

3．水箱中的水经变径管流出，若水箱水位保持不变，当阀门开度一定时，水流是非恒定流动。 错 (1分)

4．紊流运动愈强烈，雷诺数愈大，层流边层就愈厚。错 (1分) 5．Q 1=Q 2是恒定流可压缩流体总流连续性方程。错 (1分) 6．水泵的扬程就是指它的提水高度。错 (1分) 7．流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。错 (1分) 8．一变直径管段，A 断面直径是B 断面直径的2倍，则B 断面的流速是A 断面流速的4倍。

对 (1分)

9．弯管曲率半径Rc 与管径d 之比愈大，则弯管的局部损失系数愈大。错 (1分) 10．随流动雷诺数增大，管流壁面粘性底层的厚度也愈大。错 (1分) 二、填空题（本大题共 4小题，每小题 3 分，共 12 分）

11．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。 (3分) 12．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 (3分)

13．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R 等于4a

R =，当量直径de 等于a d e = ( 3分)

14．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

3

211

111s s s s +

+=。管嘴与孔口比较,如果水头H 和直径d 相同，其流速比V

孔口/V 管嘴等于82

.097

.0=,流量比Q 孔口

/Q

管嘴

等于

82

.060

.0=

。 (3分) 三、简答题（本大题共 4小题，每小题 3分，共 15 分） 15．什么是牛顿流体？什么是非牛顿流体？

满足牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体,反之为非牛顿流体。 （3分） 16．流体静压强的特性是什么？

流体静压强的方向垂直于静压面，并且指向内法线，流体静压腔的大小与作用面的方位无关，只于该点的位置有关。 （3分） 17．什么可压缩流体？什么是不可压缩流体？

流体的压缩性和热胀性很小，密度可视为常数的液体为不可压缩流体，反之为可压缩流体。（3分） 18．什么是力学相似？

原形流动与模型流动在力学上包括三方面的相似，即几何相似、运动相似、动力相似，统称为力学相似。

19．试述泵与风机的工作原理

当叶轮随轴旋转时，叶片间的气体也随叶轮旋转而获得离心力，并使气体从叶片间的出口处甩出。被甩出的气体及入机壳，于是机壳内的气体压强增高，最后被导向出口排出。气体被甩出后，叶轮中心部分的压强降低。外界气体就能使风机的的吸入口通过叶轮前盘中央的孔口吸入，源源不断地输送气体。离心式泵的工作原理也是如此。（3分） 五、计算题（本大题共 3 小题，共43分）

21．齿轮泵由油箱吸取润滑油，其流量为s m Q /102.133-⨯=，润滑油的运动粘度为s m /10425-⨯=ν，油的重度为3/9000m N =γ，吸油管长10m ，管径mm d 40=，油泵进口最大允许真空度为2.5m 水柱，求油泵允许的安装高度?=H （15分）

解：建立o-o 1-1断面能量方程

l h g

v

p H +++=++20002

22

γ （3分）

95510

4104102.1445

33

=⨯⨯⨯⨯⨯⨯+=---ππdv Q R e <2320 （2分） 流态为层流 2

32d

lv

h l γμ= （3分） 81

.904.00012.016900098105.224

22

22

⨯⨯⨯-⨯=---=πγl h g v p H -

4

404

.04

81.90012

.010104.032⨯⨯

⨯⨯⨯⨯-π

（5分）

=1.85m （2分）

22．有一圆滚门，长度l =10m ，直径D=4.2m ，上游水深H1=4.2m ，下游水深H2=2.1m ，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。（15分）

)(2

12

2

2121H H p p p x -=-=γ (6分) ＝7.648)1.22.4(10807.92

1

2=-⨯⨯⨯kN (3分) kN l l R Al p z 7.10181.23.03.02

1

3602.278222=⨯+⨯+=

=∇=πγγ (6分

)

23．水力清砂高压水枪喷嘴如图所示。水枪喷嘴出口直径d 0=7mm ，d 1=15mm ，水枪工作水量Q=160升/分。用喷嘴射流来冲毁铸型芯砂。试确定喷嘴内壁对水的作用力。（13分）

解：沿管轴x 方向所有外力及动量变化为

)(1211v v g

Q

R A p F x -=

-=∑γ (2分)

s m A Q

V /1.151

1==

(2分) g

v p g v p 222

0211γ

γ+=+ (2分) N A A v v g

A p 407)1.155.69(81

.9281

.91000)(21221212

011=-⨯⨯=

-=

γ

(2分)

N A p P 07.4111==

N v v g

Q

F x 5.14)(10=-=

∑γ (3分)

N F P R x 2621454071=-=-=∑ (2分)