《流体机械原理》思考题复习进程

《流体机械原理》思

考题

《流体机械原理》思考题

1.绘制水轮机的分类图表

2.绘制水泵的分类图表

3.水轮机的主要过流部件有哪些？各部分的主要作用是什么？作用原理是什么？有

哪些主要的形式？

P30 P57（原理）(与ppt对照看)

答：水轮机的主要过流部件有：引水室，导水机构，转轮，尾水管。

①引水室的作用是将水流按所需要的速度（大小和方向）引入转轮。

其原理是引水室内速度矩保持不变。主要形式：开式引水室，闭式

引水室。

②导水机构作用是控制和调节水轮机的流量，以改变水轮机的功率，

适应负荷的变化；在非蜗壳式引水室中，导水机构还用来改变水流

方向，以适应转轮需要。其原理是导叶转动，改变了水流的方向及

过水断面的大小，从而改变流量大小。主要形式：径向导水机构

（圆柱式），斜向或圆锥式导水机构，轴向或圆盘式导水机构。

③转轮作用是改变水流方向并产生能量。其原理是水流对转轮叶片做

功，使水的动能和压力能转换为转轮机械能。主要形式：混流式，

斜流式，轴流式（定桨式和转桨式）。

④尾水管作用是将离开转轮的水引导至下游并利用转轮出口水流的部

分能量。原理是能量守恒（伯努利方程）原理。主要形式：直锥

式，弯管，肘形。

4.水泵的主要过流部件有哪些？各部分的主要作用是什么？作用原理是什么？有哪

些主要的形式？

P32 P62（原理）（与ppt对照看）

答：水泵的主要过流部件有：吸水室，叶轮，压水室（扩压元件）。

①吸水室作用是按要求的速度和方向将流体引入叶轮。其原理是吸水

室中速度矩不变和连续性原理。主要形式：直锥管形（包括喇叭

形），弯管形，半螺旋形，环形。

②叶轮的作用是改变流体流动方向并对流体做功。其原理是功能转换

原理。主要形式：离心式，混流式，斜流式，轴流式。

③ 压水室的作用是将从叶轮流出的流体收集起来并送往下一级或管道

中，同时将其部分速度能转换成压力能以进一步提高压力。原理是

连续性定理和动量矩守恒定理。主要形式：蜗壳，环形吸出室，叶

片式扩压器（径向导叶），无叶扩压器，组合式，空间导叶，轴向

导叶。

5. 水轮机的轴功率、液流功率，输出功率有何区别？如何换算？

P86

答：轴功率为水轮机转轮获得功率：Pth=ρgQvthHth

液流功率为水轮机的输入功率：Pf=ρgQvH

输出功率为电动机获得功率：P=Pth —ΔPm （机械损失）—ΔPr （圆盘损

失）

6. 水轮机内的主要损失是什么？各损失与水轮机效率间的关系如何？

P77

答：水轮机内的主要损失是流动损失（水力损失）。

水力效率ηh ：

1th h H H H H η∆==-

容积效率为ηv ：

1th v Q Q Q Q η∆==-

机械效率ηm ：

1m th th P P P P η∆==-

7. 什么是同步转速？

答：同步转速是指旋转磁场的转速，用n0表示。定子绕组的旋转磁场与转子的转

速相同（理想空载，实际运行不可能出现）。

8. 水轮机的水头和泵的扬程如何定义？

P22

答：水轮机进出口断面单位重量流体具有的能量差为水头。

泵进出口断面单位重量流体具有的能量差为杨程。

9.水轮机的几个典型工作水头如何定义？

答：最大水头：是允许水轮机运行的最大净水头。

最小水头: 是保证水轮机安全、稳定运行的最小净水头。

设计水头：是水轮机发出额定出力时所需要的最小净水头。

加权平均水头：是在一定期间内（视水库调节性能而定），所有可能出现的水轮机

水头的加权平均值，是水轮机在其附近运行时间最长的净水头。

10.水轮机速度三角形的各速度分量间的关系如何分析？

P46

答：绝对速度（C）=相对速度（W）+牵连速度（U）

绝对速度轴面分量（Cm）=相对速度轴面分量（Wm）

绝对速度圆周分量（Cu）=相对速度圆周分量（Wu）+牵连速度（U）

11.何谓叶片安放角、相对液流角、绝对液流角、冲角？

P46

答：叶片安放角βb：在流面上，叶片骨线沿相对流线方向的切线与—U方向夹角。

相对液流角β：速度三角形中W和—U的夹角。

绝对液流角α：速度三角形中C和U的夹角。

冲角：相对液流角与叶片安放角的差角。P(72)

12.绘制转轮进出口速度三角形时，各速度分量或角度如何计算？

P50

答：圆周速度U：由转轮进出口直径和转速直接求出。

轴面速度Cm：由水轮机转轮流量和与轴面流速相垂直的过水断面面积求出。

绝对速度C：进口三角形：转轮进口水流绝对速度方向角α1可近似等于该工

况下导叶出口角α0；出口三角形：转轮叶片出口水流相对速度

方向角β2与叶片出口角βe2相等。

综上求出速度三角形即可求出所有速度分量与角度。

13.考虑叶片数有限、有进口冲角、有叶片排挤时速度三角形各分量该如何确定？

答：圆周速度U：由转轮出口直径和转速直接求出

轴面速度Cm：由流量和考虑排挤系数（叶片数有限）时过水断面面积求出

（水轮机：Cm1=Qηq／(πDBK) 水泵：Cm1=QηqK／(πDB) ）

相对液流角：由叶片安放角和进口冲角求出

( 水轮机：Δβ1=β1—β1e 水泵：Δβ=β1e—β1 )