流体机械的定义及分类习题

1、第一章流体机械的定义及分类习题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、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。第二章叶片式流体机械概述习题1、水轮机和水泵的基本工作参数有哪些？各是如何定义的？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、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。4、往复式泵的工作原理是什么？5、齿轮泵的工作过程是什么？齿轮泵的容积效率怎样计算？6、反击型水轮机的主要过流部件名称及作用是什么？试以混流式为例绘出其单线图。7、根据水轮机利用

2、水流能量方式的不同将水轮机分为哪两大类？又根据转轮区域水流流动方向特征的不同将反击式水轮机分为了几种？试分别说出各自的特点和使用范围。8、 反击式水轮机由哪四大部件组成？试分别说出它们的作用。9、 试说明液力变矩器的组成和工作原理。10、什么是气压传动？以剪切机为例，说明气压传动的工作原理。11、试推导往复泵吸水、压水过程中活塞上压强的表达式。12、试证明：单作用往复泵安装空气室活塞克服管路摩擦所作的功，与不装空气室活塞克服管路摩擦所作3的功之比为2无，。假定摩擦系数不随速度变化。第三章 叶片式流体机械中的能量转化习题1、总扬程为25m ,流量为3m3/min ,泄漏量为流量的3%的离心泵以1

3、450rpm的转速运转时，泵的轴功 率为14.76kw ,机械效率取= "92 ,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。2、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 X04pa,压力表中心高程Hm=88.5m ,压力表所在钢管直径 D=3.35m ,电站下游水位？ =85m ,流量qv=33m 3/s ,发电机功 率Pg =7410Kw ,发电机效率 下=0.966 ,试求机组效率及水轮机效率。3、离心泵自井中取水，输送到压水池中，流量为100 m3/h,吸水管与压水管直径均为 150mm ,输水地形高

4、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。4、什么是流面、轴面？什么是轴面流线？5、离心泵自井中取水，输送到压水池中，流量为100 m3/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。6、什么是流面、轴面？什么是轴面流线？7、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。8、何为反击系数？它有何意义？9、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？10、冲击式流体机械在

5、什么情况下，其效率最高？试推导出此时效率的表达式。11、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？12、分析变工况下的水泵的性能分析。13、已知轴流式水轮机的下列数据：D1=0.7m , dh （轮毂直径）=0.28m , b 0=0.28m , qv=2m3/s ,n=500r/min , 赤55 °，试求D=0.53m 的圆柱层中（其中 也=25 °）的进出口速度三角形。14、已知混流式水轮机的下列数据： D1=2m ,b0=0.2m , qv=15m 3/s , n=500r/min

6、 ，导叶出口角 c0=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，b=b0）。若出口边与下环交点处 D2=1.4m , 该处轴面速度Vm2=12m/s ,求为了满足Hth=250m的条件，伏应为多少？（假定叶片数无穷多）。15、一台泵的吸入口径为 200mm ,流量qv=77.8L/s ,样本给定Hv=5.6m 。吸入管路损失 DHs=0.5m 。试 求1）在标准状态下抽送常温清水时的Hsz值。2）如此泵在拉萨（Pa=64922.34pa ）使用，从开敞的容器中抽吸 80 c 温水，其 Hsz 又为多少？（注：80c 清水的 Pva=47367.81pa

7、 , Pg=9530.44N/m 3）16、水轮机的最有利工作条件是什么？试绘出其速度三角形。17、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qv=30.2m 3/s。同时还假定两种工况下的损失均为：水力损失DH=10m ,容积损失Dqv=0.6m 3/s ,机械损失DP=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。18、两个混流式水轮机转轮，其应用水头及转速均相同，第一个转轮的反作用度Q 1=0.5,第二个转轮Q 2=0.7,求二者直径的比值。19、在转速一定的情况下，为了提高泵的扬程，可采用改变

8、那些参数的方法?n 二（1-八）20、简述在推导水轮机效率换算公式中，作了什么假设？21、什么是轴面投影图？22、为什么要引入无穷多和无限薄叶片的概念？23、何为一元理论方法和二元理论方法？它们各适用于何种转轮（叶轮）的设计与流动计算？为什么？24、推导转轮（叶轮）叶片微分方程式，并根据方程分析在一元理论和二元理论（ 二 °）中应用逐点积分法进行叶片绘型时有何不同？一 s 二 0 , ， 僦 w 0 ,25、用 口的二元理论方法进行叶片绘型的特征是什么？在11的二元理论方法中又有何区别？26、何为圆柱层无关性假设，按这一假设，对轴流式叶片机械的流动计算有何意义？27、简述求解叶栅绕流

9、有哪些方法，各自具有的特点是什么？28、试推导轴流式机械转轮（叶轮）流道中的径向平衡方程式。29、试说明叶片式流体机械转轮（叶轮）内的轴向旋涡是怎样产生的？在设计时如何加以考虑？30、离心式转轮（叶轮）内有哪些损失？在设计中可采取什么措施来减少这些损失？31、什么是二次流？说明离心转轮（叶轮）内二次流的形状及发生部位。32、简述三相对流面的概念，它对叶片式流体机械的准三元流动解有何意义？第四章 流动机械的相似理论习题1、流动相似必须满足的三个条件是什么？2、什么是单位参数和相对参数？3、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。4、什么是水轮机的模型综合特性曲线和

10、运转综合特性曲线？它们各有什么重要意义？5、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？6、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?7、何为泵的工作特性曲线和通用特性曲线？8、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？9、已知离心泵叶轮直径 D=0.4m ,在最优工况下流量 qv=0.1111m 3/s、扬程H=50m、转速n=1450r/min、 效率71=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

11、速为 1200r/min ,那么它的流量、扬程和轴功率为多少？10、在同一台水轮机中，改变落差，试求运转情况的相似法则。11、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0.0063m 3/s。问：1）当泵A的扬程为15m时，其转速和流量为多少？ 2）当泵A的流量为0.0063m 3/s 时，其转速和扬程是多少？3）当泵A的转速为300r/min时，其流量和扬程为多少？第五章 叶片式流体机械空化、空蚀、泥沙磨损及水力振动习题1、什么是汽蚀？汽蚀的危害有哪些？2、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？3、什么是

12、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。4、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。5、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？6、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？7、一台泵的吸入口径为 200mm ,流量qv=77.8L/s ,样本给定Hv=5.6m 。吸入管路损失 DHs=0.5m 。试 求1）在标准状态下抽送常温清水时的Hsz值。2）如此泵在拉萨（Pa=64922.34pa ）使用，从开敞的容器中抽吸 80 c 温水，其 Hsz 又为多少？（注：80c 清水的 Pva=4736

13、7.81pa , pg=9530.44N/m 3）8、已知水轮机的临界空化系数 b为0.28,电站水温为15 C,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？9、双吸离心泵的转速为1450r/min，最优工况的扬程为 43m ,流量为1.36m 3/s ,临界空化余量为 Dh b =3.17m, 最大流量工况的Dhb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Hva=0.31m o要求计算确定：1）最优工况的比转速nq、空化比转速S、临界空化系数b和 允许的吸入高度Hs是多

14、少？ 2）最大流量工况的允许吸入高度Hs是多少？（提示：计算 nq和S时应取总流量的二分之一）。10、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Dh=0.6m ,吸入管路损失DHs=0.3m ,试求泵的几何吸入高度。11、已知卧式水轮机的水头为 H=43m ,电站水温为20 C,大气压力为10.25m （绝对压力），水轮机主轴 中心线高于下游水面 3.86m ,水轮机转轮叶片出水边最高点高于主轴中心线 253mm。问：该水轮机的装置 空化系数是多少？12、欲设计一台在标准状态下抽送常温清水的泵，其流量qv=77.8L/s ,几何吸入高度 Hsz=5.0m ,吸入管路损失DH

15、s=0.5m o若设计时估计泵的空化比转速C=800。试问应如何选择泵的转速？13、反击式水轮机的吸出高度是如何计算的？安装在水电站中的卧轴混流式水轮机又是如何规定的？第六章 叶片式流体机械的选型习题本门课程结束后将进行为期一周的叶片式流体机械的选型课程设计。第七章流动机械典型结构及分析习题1、叶片泵的结构型式有哪几大类？各自的结构型式及用途是什么？2、试叙述射流泵的结构组成及其工作原理。3、离心式风机主要由哪些零部件组成？4、水轮机导水部件有哪几种型式？试分别说出它们的结构特点。5、斜流式水轮机的结构特点是什么？6、你对新型的贯流混流式水轮机及其结构有什么看法？7、可逆式水轮机的特点是什么？

16、8、风车有哪两种结构型式？各自的特点是什么？9、流体传动装置的特点有哪些？10、齿轮马达具有什么结构特点？11、试比较气压传动系统和液压传动系统的优缺点。西华大学课程考试试题课程名称：流体机械原理及结构考试类型（考试或考查）：考试年 级： 级 学时：考试时间：专 业：学生姓名： 学号：解释（20分，每小题4分）比转速叶片式流体机械水泵滑移系数飞逸转速水力机械泥沙磨损 二、简答题（45分，前三小题各10分）1、什么是水轮机的空化系数及装置空化系数？它们之间有什么联系？2、写出叶片式流体机械基本方程表达式，并说明在推导方程时作了哪些假设？应用时如何对方程进行修正？3、尾水管涡带的形成与什么有关？

17、一般情况下，水轮机在什么条件下尾水管涡带最为严重？运行时应注意什么问题？4、水泵的特性曲线及水轮机主要综合特性曲线包括哪些内容？5%功率限制线有何意义？为什么轴流式水轮机没有？三、推导题（20分）推导低比转速水轮机的空化系数表达式。四、计算题（15分）总扬程为25m,流量为3m3/min ,泄漏量为流量 3%的离心泵以1450r/min的转速运行时，泵的轴功率为 14.76KW,机械效率取 ri m=0.92,试求：（1）、泵的有效功率；（2）、泵的效率；（3）、容积效率;（4）、水力效率。考试课程：流体机械原理及结构考试时间：100 分钟 试卷总分100分一、解释（共20分，各小题4分）单位

18、转速、飞逸转速、叶片式流体机械、空腔涡带、轴功率二、简答题（共50分，各小题10分）1、水轮机中设置导轴承及真空破坏阀的作用。2、反击式水轮机的主要过流部件名称及作用是什么？以混流式水轮机为例，绘出其单线图。3、什么是水轮机的空化系数及装置空化系数，它们之间有何联系？4、水力机械中的主要损失有那些？如何减少这些损失？5、水轮机主要综合特性曲线包括那些内容？功率限制线的意义何在？为什么轴流转桨式水轮机没有呢？三、推导题（20分）推导水轮机尾水管恢复系数的表达式。四、计算题（10分）总扬程为25m,流量为3m3/min,泄漏量为流量的3%的离心泵以1450r/min的转速运转时，泵的轴功率为147

19、6kw,机械效率取ri m=0.92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。考试课程：流体机械原理及结构考试时间：100分钟 试卷总分100 分一、解释（共20分，各小题4分）比转速、叶片式流体机械、反作用度、泥沙磨损、水轮机蜗壳包角二、简答题（共50分，各小题10分）1、水泵的特性曲线及水轮机主要综合特性曲线包括哪些内容？5%功率限制线有何意义？2、水轮发电机组中设置推力轴承及真空破坏阀的作用。3、尾水管涡带的形成与什么有关？ 一般情况下，混流式水轮机在什么条件涡带最为严重？运行时应注意什么问题？4、反击式水轮机的主要过流部件及作用是什么？以

20、轴流式水轮机为例，绘出其单线图。5、什么是水轮机空化系数及装置空化系数？它们之间有何联系？三、推导题（20分）推导水轮机流量调节方程式。四、计算题（10分）已知某低ns水轮机的下列数据：Hp=275m,D1=2m,bo=0.2m,qv,e=15m3/s,n=500r/min,求当导叶出水角ao=14°时，水轮机利用的有效水头。（假设为法向出口，且不考虑叶片对水流的排挤）考试时间：100 分钟 试卷总分100 分考试科目：流体机械原理及结构的二1、单位转速表示当D1=1m,H=1m 时水轮机具有的转速。2、飞逸转速当水轮机发电机组突然丢弃全部负荷时，如调速机构失灵或其它原因使导水机构不

21、能关闭，机组转速将 迅速升高并达到某一最大值，该转速称作飞逸转速。3、叶片式流体机械能量转换是在带有叶片的叶轮及连续绕流叶片的介质之间进行，叶片与流体的相互作用力是惯性力。4、空腔涡带水轮机和水泵在某些偏离工况运行时，在转轮出口和尾水管（吸水管）内产生旋涡带，涡带中间是含有 蒸汽和其它气体的大空腔，空腔内压力很低，呈螺旋状非轴对称地在尾水管（吸水管）内旋转，使流场和 压力场发生周期变化。5、轴功率原动机传到泵轴上的功率。二、简答题（答案要点）（50%）1、导轴承：承受由轴传来的径向力，维持安装时调整好的轴线位置。真空破坏阀：导水机构紧急关闭时，补入空气，消除转轮室的真空，避免抬机现象。2、蜗壳

22、：将水流均匀引入导水机构，并形成一定速度环量。座环：将水流均匀引入导水机构，并承受轴向载荷。（立式机组）导水机构：控制和调节流量，形成或改变转轮进口的速度环量。转轮：将水流的能量转换成旋转机械能。尾水管：将转轮出口的水流引至下游，回收转轮出口水流的部分动能和高出下游水面的位能。3、空化系数:叶片上压力最低点的动力真空与工作水头的比值。（内空化空蚀特性）%"工装置空化系数： 与水轮机安装条件有关的参数（外空化空蚀特性）生二 =6-仃联系：；：-口2 = b Pk=Pva 初生空化条件 a.k<a Pk<>至Pk>Pva不产生空化条件4、存在容积损失、流动损失（水

23、力损失）及机械损失。减少损失措施：容积损失：合理选择密封装置的结构型式和间隙。流动损失：适当降低流速，提高过流部件流线形状及降低粗糙度。机械损失：考虑轴承、叶轮尺寸、转速、结构型式及润滑条件。5、有等开度线、等效率线、等空化线、5%功率限制线（可加等压力脉动线）。因为P11=9.81Q11r，在某一转速下运行的混流式水轮机可获得一Pllmax,但随Q11继续增加，周下降，使P下降。考虑：（1）、在极限工况运行无法实现负荷调节。（2）、原型与模型不完全相符。 留5%P11max作为安全余量，这就是5%功率限制线。线左侧为工作区域，右侧为非工作区域。转桨式水轮机因为工作在协联工况，效率曲线宽而广，

24、所以没有功率限制线（ P11max是受空化空蚀条件限制的）。三、推导题（答案要点）（20% ）1、列转轮出口至尾水管出口能量方程，获得转轮利用的有效能量；2、与直接出流相比，装尾水管后转轮多利用的能量。_叩12g _实际回收动能人二 且 二转轮出口动能 2g四、计算题（答案要点）（10%）有效功率 Pf =9.81qvH=12.26KW总效率周=Pf/P=12.26/14.76=0.83容积效率 v v=qv/(qv= Aqv)=0.971水力效率 ri h=Y / ri v* ri m=0.83/0.971*0.92=0.929考试科目：流体机械原理及结构考试时间：100分钟 试卷总分100 分解释（20% ）%=-或&=1、比转速：宣"几何相似的水轮机（水泵）在相似工况时，H=1m,P=1kw（或qV=1m/s）时具有的转速。2、叶片式流体机械：能量转换是在带有叶片的叶轮及连续绕流叶片的介质之间进行,叶片与流体的相互作用力是惯性力。3、反作用度：Q =HP/Hth表示静压能在叶轮总能量中所占比例。4、泥沙磨损：在水力机械（水轮机或水泵）的工作水流中，具有一定动能的坚硬沙粒冲撞过流表面，而将 造成材料的微体积剥落，这一过程称作泥沙磨损。5、水轮机蜗壳包角：从蜗壳尾部（鼻端）至进口断面之间的角度。二、简答题（答案要点）（50%）1、水泵特性曲线： H