上学期流体力学作业题分享版

1、流体力学、流体机械1、流体力学所涉及地四个基本单位P3 力学流体力学采用国际单位制 V 即 SI 制）.SI 单位制中，涉及四个基本单位：质 量、长度、时间和 热力学温度 简称温度） .2、 绝对压力、相对压力定义P31 力学流体静压力有两种表示方法 ,第一 ,绝对压力是以绝对真空为零点算起地压 力 ,它反映流体分子运动地物理本质,第二 ,项目上测压仪表在当地大气压下地读数为零 ,仪表上地读数只表示流体压力比当地大气压力高或者低地数值 ,这种以大气压为零点算起地压力,称为相对压力 ,也称表压力 .3、 泵与风机地技术特性、参数各有哪些？写出具体地含义P8、9 机械 泵地特性参数：1）流量 Q,

2、单位时间内通过泵地液体体积叫泵地流量，又称排量，单位为m3/s 或 m3/h；2）扬程 H, 单位重量地液体在泵内所获得地总能量叫泵地扬程,单位为m；3）转速 n ,泵叶轮每分钟旋转周数叫转速 ,单位为 r/min ；4）功率 ,泵功率有轴功率和有效功率之分,1轴功率 N,原动机传给泵轴上地功率，单位为 W 或 kW2有效功率 Na, 单位时间内液体自泵所获得地实际能量叫泵地有效功率 , 单位为W 或 kW,其表达式为 Na=丫 HQ 式中丫 -泵内液体地重度，N/m3,H-泵 地扬程 ,m,Q-泵地流量 ,m3/s ；5）效率n,泵地有效功率与轴功率之比称为效率,其表达式为n=Na/N=Y

3、QH/IN6）允许吸上真空度 Hs,这个参数表示泵地吸液能力，单位为 m； 风机地特性参数：1）流量 Q,单位时间内通过风机地气体体积叫风机地流量，又称风量，单位为 m3/s 或 m3/h；2）全压 P,单位体积地气体在通风机内所获得地总能量叫通风机全压，单位为 Pa；3）转速 n,风机叶轮每分钟旋转周数叫转速，单位为 r/min ;4）功率 ,通风机功率有轴功率和有效功率之分,1轴功率 N,原动机传给通风机轴上地功率，单位为 W 或 kW2有效功率 Na,单位时间内气体自风机所获得地实际能量叫风机地有效功率，单位为 W 或 kW,其表达式为 Na=PC 式中 P-风机地全压,Pa,Q-风机地

4、风量 ,m3/s ；5）效率n,风机地有效功率与轴功率之比称为风机地效率，其表达式为n=Na/N=PQ/N.4、 离心式水泵中流体质点是如何运动地？P11 机械 离心式水泵当叶轮旋转时 ,流体从轴线方向进入叶轮 ,然后在叶轮内转为径 向流出 .5、 水泵或风机地性能曲线是如何获得地？通过实验）6、 按性质分 ,作用于流体表面上地有哪些？写出具体含义P19、20 力学无论是静止或运动地流体都受到外力地作用.作用于流体上地力按其性质可分为表面力和质量力两类 .1）表面力 .表面力指作用在所研究地流体表面上地力.它是由所研究流体地表面与相接触地物体地相互作用而产生地.习惯上把流体地内法向应力称作流体

5、压力 .流体压力表征地是作用在流体单位面积上法向力地大小 . 2）质量力 .质量力是流体质点受某种力场地作用力 ,它地大小与流体地质 量成正比 .习惯上用单位质量流体地质量力地概念来表示质量力简称单位质量力） ,用 X、Y、Z 表示单位质量力在直角坐标中地分量 .7、 水泵或风机地工况点是如何定义地？P123 机械水泵地压头特性 曲线与 管路特性曲线有一交点 ,这就是水泵地工作点 ,简称 工况点 .8、 粘性流体地流动阻力有哪些？具体写出其含义P142 力学流体都具有粘性 ,为克服因粘性引起地阻力 ,粘性流体在流动过程中必然要 损耗部分能量 ,称为能量损失 ,或阻力损失 .根据成因不同 ,可见

6、粘性流体所 受地阻力分为两类 ,第一 ,严惩阻力 ,指流体在过流断面沿程不变地均匀流道 中所受地流动阻力 ,也就是发生在缓变流中地流动阻力.因沿程阻力所造成地能量损失称为沿程损失 .第二 ,局部阻力及局部损失 .局部阻力是指流体流 过局部装置时 ,因流体与壁面地冲击和流体质点之间地碰撞而形成地阻力,也就是发生在急变流中地阻力.因局部阻力造成地能量损失称为局部损失.9、 同型号水泵串、并联后各有哪些特点？P132、 134 机械 流量和扬程地联系） 当单台水泵在管路上工作地流量或扬程不能满足排水需要时 ,可以采用两台或多台水泵联合工作地方法解决.联合工作地方法有串联和并联两种.1）两台或两台以上

7、水泵顺次连接,前一台水泵向后一台水泵进水管供水,称为水泵地串联工作 .前一台水泵地出口与后一台水泵地进口直接连接,称为直接串联工作 .若前一台泵地出水口与后一台泵地进水口中间有一段管 子连接则称为间接串联.特点：两台水泵通过地流量相等，并且等于管道 中地流量，串联后地等效泵地扬程为两台水泵地扬程之和，水泵串联工作后 ,可以增加扬程 ,所以水泵串联常用于单台泵扬程不能满足需要地场合,当前一台泵地扬程排至后一台时,应还有剩余扬程 ,否则不能进行正常工作，一般串联各泵选用型号相同或特性曲线相近地水泵.否则因为串联时两泵流量相同 ,流量较大地水泵必然在低流量下工作,不能发挥其效能 ,因而很不经济,串联

8、工作时，若有一台泵发生故障，整个系统就得停止工作； 2）并联工作 ,两台或两台以上地泵同时向一条管路供水时称为并联工作.特征：并联等效泵地流量等于两台水泵地流量之和，水泵并联后可以增加流量 ,所以 ,并联一般用于一台水泵地流量不能满足要求或流量变化较大 地场合，等效扬程和每台泵地扬程相等，两台泵并联后，通过管路地总流量增加,则管路阻力增大，因而每台泵地流量有所下降，管道阻力愈小，管道特性曲线愈平缓 ,并联效益愈高 ,所以管道特性曲线较陡时 ,不宜采用水泵 并联工作,两台或多台水泵并联时，各水泵应有相同或相近地特性，特别是泵地扬程范围应大致相同 ,否则扬程较高地失败将不能充分发挥其效能.10、空

9、压机指示功率 P254 机械 生产压缩空气地机器称为空气压缩机 105.13、泵与风机地性能测定中 ,性能曲线有哪些？ P149 机械 水泵性能测试是测 定其特性曲线 ,即扬程 特性曲线、功率特性曲线和效率 特性曲线 .14 、度量流体粘性地物理量有哪些？P13 力学度量粘性大小地物理量有两个 ,第一 ,表征流体动力特性地粘度称为动力粘 度，用卩表示，卩=T/（du/dy ;第二，表征流体运动特性地粘度称为运动粘 度，用V表示,V=卩/p.15、总流按其边界性分为哪些流动P66 力学流动边界内所有流束地总和称为总流.总流按其边界性质不同可分为三类,第一 ,边界全部是固体地称为有压流 ,特点是流

10、体主要是依靠压力推动地 ,第 二 ,总流边界部分是固体 ,另一部分是气体时称为无压流 ,特点是流体地流动 是靠重力实现地 ,第三 ,总流地边界不与固体接触时称为射流,靠消耗自身地动能来实现流动 .16 、离心式水泵叶轮叶片安装形式有哪些？并比较其获得理论、压头地大小 P15 机械17 、流体静压地特点 P21 力学当流体处于静止或相对静止时 ,流体地表面力称为流体静压力 . 流体地静压力具有两个重要特性：第一 ,流体静压力地作用方向总是沿其作用面地内法线方向;第二 ,在静止流体中任意一点压力地大小与作用地方位无关,其值均相等 .18、流体在离心式、轴流式风机中地流动方向径向进、轴向进、轴向出）

11、1当叶轮旋转时 ,流体从轴线方向进入叶轮 ,然后在叶轮内转为径向流出 .叶轮中地流体质点在流道中地运动是一种复合运动,它一方面随叶轮地旋转作圆周运动 ,即牵连运动 ,另一方面在流道中作相对于叶片地相对运动.2根据圆柱层无关性假设 ,轴流式风机叶轮中流体质点是以叶轮轴线为中 心地圆柱面上地流动 ,且 相邻各圆柱面 上流体质点地运动互不相关 .在叶轮 地流动区域内 ,流体质点不存在径向分速度 .19 、名词解释：等压面 P25 力学在平衡流体中，压力相等地各点所组成地面称为等压面，特性：在平衡地流体中 ,通过任意一点地等压面 ,必与该点所受地质量力互相垂直; 当两种互不相混地液体处于平衡时,它们地

12、分界面必为等压面 .水力最佳断面 P221 力学当水力坡度 i、过流面积 A 以及壁面状况一定时,明渠地过流能力只与水力半径 R,即断面地形状有关.我们将 i 和 A 一定时,过流能力最大地 断面称为水力最佳断面 .流线 P65 力学在流场中作一条曲线 ,于 t0时刻在流场中任取一点1,设该点地速度为u1,沿 u1 方向在距 1 点为 11 处取另一点 2 同一时刻,2 点地速度为 u2, 如此下去 , 可得 3、4、5 各点 , 将各点依序连接起来便得到一条折线 , 当 各点之间地距离都趋近于零时 , 折线就变成一条光滑曲线 , 这条曲线就 称为流向 . 所以 , 流线是同一时刻流场中连续各

13、点地速度方向线 . 特点： 非定常流动时 , 流线地形状随时间改变 , 定常流动是 , 其形状不随时间 改变 . 此时 , 流线与迹线重合 ,流体质点沿流线运动 . 流线是一条光滑 曲线 . 流线之间不能相交 . 如果相交 ,交点地速度必为零 .扬程 P8 机械扬程 H, 单位重量地液体在泵内所获得地总能量叫泵地扬程,单位为m；全压 P8 机械全压 P,单位体积地气体在通风机内所获得地总能量叫通风机全压，单位为 Pa；流量 P8 机械流量 Q,单位时间内通过风机地气体体积叫风机地流量，又称风量，单位为 m3/s 或 m3/h；流量 Q,单位时间内通过泵地液体体积叫泵地流量，又称排量，单位为m3

14、/s 或 m3/h；定常流动 P63 力学 流场中各点地流动参数与时间无关地流动称为定常流动 .定常流动中 , 速度、压力等只是空间坐标地函数 .非定常流动 P63 力学 流场中各点地流动参数随时间变化地流动称为非定常流动.非定常流动中 ,速度、压力等是空间坐标和时间地函数 .无压流动 P66 力学流动边界内所有流束地总和称为总流 .总流边界部分是固体 ,另一部分 是气体时称为无压流 ,特点是流体地流动是靠重力实现地.射流 P66 力学流动边界内所有流束地总和称为总流 .总流地边界不与固体接触时称为射 流 ,靠消耗自身地动能来实现流动.膨胀性 P8 力学 流体受热体积增加地性质称为膨胀性 .膨

15、胀性地大小用膨胀系数来度量.压缩性 P7 力学 液体受压体积减小地性质称为压缩性 .压缩性地大小用压缩系数来度 量.有压流动 P66 力学 流动边界内所有流束地总和称为总流 .边界全部是固体地称为有压流 ,特点 是流体主要是依靠压力推动地 .迹线 P64 力学迹线就是流体质点地运动轨迹 ,迹线只与流体质点有关 ,对不同地质点 , 迹线地形状可能不同 .但对一确定地质点而言 ,其迹线地形状不随时间变 化.液体相对平衡 P36 力学所谓液体相对平衡 ,就是指液体质点之间没有相对运动 ,但盛装液体地 容器却对地面上地固定坐标系有相对运动地平衡.包括水击 P207 力学在有压管路中流动地液体 ,如因某

16、种原因 如阀门突然关闭 ,水泵突然 停转等）使其速度瞬间改变 ,必然引起管中液体地压力急剧变化 .对管路 或其它关键来说 ,液体压力地交替巨变好比使它们受到了液体地锤击 .我 们把管路中因某种原因使液体压力交替剧变这一现象称为水击锤击 ,简 称水击 .汽蚀 P124 机械水泵在运转时 ,若因为某些原因而使泵内局部位置地压力降到低于水 在相应温度地饱和蒸汽压时 ,水就会发生汽化 ,从水中离析出大量气泡 . 随着水地流动 ,低压区地这些气泡被带到高压区时,会突然凝聚 .气泡重新凝结后 ,体积突然收缩 ,便在高压区出现空穴 ,于是四周地高压水以很 大地速度去填补这种空穴 ,这时产生巨大地水击冲击 .

17、此时水地动能变为弹性变形能 ,因为液体变形很小 ,根据观察资料表明 冲击变形形成地压力可高达几百兆帕 .在压力升高后 ,紧接着弹性变形能又转变成动能, 此时压力降低 ,这样不断循环往复 ,直至把冲击能转变成热能等能量耗尽为止.当这种气泡产生在金属表面时 ,就会破坏金属表面 .液体以这种方式对固体表面产生地 破坏现象称为汽蚀 .明渠均匀流 P212 力学 明渠流是液体在渠槽中靠自身重力作用而产生地一种流动.明渠流区别于管流之处在于 ,明渠流属于无压流 ,具有自由面 ,且自由门上地相对压力等于 零 .但明渠流也属于总流 ,因而具有总流地特点 .渠槽断面地形状及渠槽坡度 沿程不变地定常明渠流 ,即明

18、渠定常均匀流 ,简称明渠均匀流 . 20、水泵工况点调节方法P136-139 机械 水泵在确定地管路系统工作时 ,一般不需要调节 ,但若选择不当 ,或运行时条 件发生变化 ,则需要对其工况点进行调节 .因为工况点是由水泵地扬程特性 曲线与管路特性曲线地交点决定地 ,所以要改变工况点 ,就可以采用改变管 路特性或改变泵地扬程特性地方法来达到 .第一 ,节流调节 .当把排水闸阀关小时 ,因为在管路中附加了一个局部阻力 , 则管路特性曲线变陡 .闸阀关得越小 ,附加阻力越大 ,流量就变得越小 ,这种 通过关小闸阀来改变水泵工况点位置地方法 ,称为节流调节 .第二 ,减少叶轮数目 .多级泵由多个叶轮串

19、联而成 ,其扬程可依据水泵串联工 作地理论来确定 .因此 ,多级泵地扬程是单级叶轮地扬程乘以叶轮个数,当泵地扬程高出实际需要扬程较多时 ,可采用减少叶轮数调节泵地扬程 ,使其进 入工业利用区进行有小弟工作 .为适应使用需要 ,往往采用拆除叶轮地办法 来解决 .第三 ,削短叶轮直径 .在保持转速不变地情况下 ,由比例定律知 ,削短叶轮直 径后 ,将使泵地扬程、流量和功率减小 ,从而使特性曲线改变 ,则工况点也发 生相应地变化 .在单级泵中使用这种方法可以扩大一种泵地应用范围.21、水泵能量损失包括哪些？ P22 机械 离心式泵或风机工作时有各种损失 ,按其产生原因不同可分为：第一 ,水力 损失

20、,流体经泵或风机时 ,用于克服沿程阻力和转弯、流道断面收缩及扩 大、冲击叶片等局部阻力所消耗地能量称为水力损失 .水力损失地大小与 过流部件地几何形状、壁面粗糙程度以及流体地粘性有关.按其损失形式地不同又分为，摩擦损失 Hf,指流体在叶轮和其它通流部件中地沿程损 失及流体经叶轮叶道入口、出口流道拐弯或流道截面扩大或缩小处地局 部阻力损失 ,摩擦损失地大小基本上正比于流量地平方 ,流量为零时损失也 为零，冲击损失 Hd,指流体流经叶轮地叶片入口时，对叶片冲击引起地 涡流损失 .当流体进入叶道地速度方向和叶片入口方向不一致时,就要出现这种损失 ,第二 ,容积损失 ,叶轮工作时 ,离心式泵和风机内总

21、存在压力较高 地区域和压力较低地区域 .同时因为结构上有运动件和固定件 ,这两种部件 之间必然存在缝隙 ,这就使部分流体从高压区通过缝隙泄漏到低压区或大 气中 ,这部分回流到低压区 或大气）地流体在流经叶轮时 ,显然也已从叶 轮中获得能量 ,但未能有效利用 .因此 ,这部分回流地流体称为容积损失 .容 积损失地大小取决于固定部件与运动部件间地密封性能和缝隙地集合形 状；第三 ,机械损失 ,泵或风机地机械损失包括轴承和轴封地摩擦损失以及 叶轮转动时其外表与机壳内流体之间发生地所谓圆盘摩擦损失.这些损失使原动机传给泵或风机地输入功率减少 ,即轴功率不能全部通过叶轮传给流体 .22、离心式水泵工作原理 ,轴流式风机工作原理 .第一 ,以单级单吸离心式水泵为例 ,水泵由叶轮、主轴、机壳等组成.当叶轮随主轴旋转时 ,叶片间地液体也随叶轮旋转而获得能量,从叶片之间地开口处甩出 ,进入机壳 ,通过出液口排出 .叶片间液体被甩出后 ,叶轮中信部分地 压力就要降低 ,当压力降低到能将外部液体吸入时,吸入地液体就能从轴线流入叶轮 .叶轮持续旋转 ,就能连续输出有压液体 .第二 ,轴流式风机地主要零部件也是叶轮、主轴和机壳,叶轮由轮毂和叶片组成 .当主轴带