流体力学试卷4份含解答

重庆大学《流体输配》课程试题（B卷一 枝 环 ？分别画一

有什么主要区别？（10分）枝 和一个环

八、某空调冷冻水的循环水泵转速2900

min（10分二、建筑竖向液体输配为什么要竖向分区？1（5分

2.2KW流量（m3流量（m3h扬程（m

Rml

15

h的计算公式可能会不相同？（5分四简述均匀送风管道设计的原理和主要步骤（10分）五、影响建筑排水 的排水能力的主要因素有哪

18.5m

7.5

h（10分点是什么？（10分）七、写出比转数ns的数学表达式。比转数ns

可将流量调节到7.5m3h（20分段设计流量段设计流量（m3h设计流速（ms668计算阻力（pa各设计风量能否实现？若运行时，测得1#4000

h，2#、3#排风口的风量1#排风口的风量，应怎样调（20分管1—2—4—3—5—7—环状：起点和终点重合，构成闭合回路，2；《流体输配》课程试题（B卷）参考答一、枝状：有起点和终点、主管和支管，如1；

枝 ：系统简单，运行管理方便， 备性差，某处发生故障时，该点后面部分将受影响而不能正常工环状：系统比较复杂，后备性好；二、建筑高度大，底层管道中的静水压力较大为了克服静水压力过大的弊病，保证正常运行和设备可靠性，对建筑竖向流体输配进行分区。以建筑给水为例，竖向按串联式分为高、中、低三区,如图3。1、2、3分别向低、中、高三区供水，各区中的静水压力产生水锤的性减小，水流噪音小，运行稳

三、公式PmlRml的使用条件为：特性（如：管d从流体力学知识知：是雷诺数和相对粗糙度的d

fReK，在不同的流态下的算式不同实际工程中各种流体输配的流态有明显差别雷诺数范围不相同造成了不同Pq22Pd22处断2—33Pq3Pq33Pd33处其余类推，参照步骤c~d

五、影响建筑排水排水能力的主要因素有径过水断面与管道断面之比、壁粗糙度。要提高其排水能力，应想法稳定排水立短中的压力，减小其压力波动。可从以下两方面入手：立管上隔一定距离（5层）立管与横支管连接处采用形成水舌面积六、气固两相流体的水力特征a.中流动介质为物料与空气形成的两相流

料气比1项。3P1 七、nnQ2n3P1

节；d.ⅡAⅡAⅠ003图中Ⅰ为水泵性能曲线；Ⅱ为特性曲线；交叉点A

N与转速n成三次n减小后，水泵功率下降非常明显；调节阀门开度则增加了额外的压力损失，水采用进口导流器调节，使进水产生预旋，会降低水泵的性能，增加进口损失，不如变速调节的节能效果好；采用切削叶轮的方法调节，虽然达到改变水泵性能曲线的目的，但水泵的效率已下降，其节能效果不及转速调节。（1）最不利环路选择为：1—4—5—6—7—8

性曲线（可关小阀门）

p 10%p1.1610670pa15000

h10%

7348

h，3#5523m3h选用风机风量Q1.1m3h

(3)1#风口的排风量，可以提高风2—42—4当1#4000m3

3—5p14180pa；因为管段1—4与管段2—4p24180pa从而，对管段2—4有： 60002120

1#排风口风（2#排风口风量也同时增加时关小 2180；计算可得 Q算得到p4564pa

48

hp35244从而，同理可计算得到 5523综上，当1风口风量为4000

hh2、重庆大学《流体输配》课程试题（A卷）一开式？闭式？各举两例（5、泵扬程是否相同？为什么？（5分）三、为什么供暖空调冷热水要设排气装置？排气装置设在什么地方？为什么建筑给水不设排气装置？（5分）

四、什么说管内流速是流体输配设计和运行的重（10分五、确定图中的最不利环路（5分（10分八、3全压（pa （m3h12820m3h六、泵与风机的理论扬程方程为：

33（15分 1 u

u1T

请回答在什么条

的主要区别是什么？（15分（10分

1g

vu

高转速后有哪些利弊？（10分）十一、为什么风机与弯头连接会使风机性能下降？（6分）十二、图中阀A、B、C分别关小后，流量（14分《流体输配》课程试题（A卷）参考答案一、开式——与大气直接相通的，如；建筑给排水、冷却水；闭式——不与大气直接相通的，如：空调冷冻水、热水采暖；式，给水系统是开式。开式水泵扬程应包差，而闭式水泵扬程不含次项。，三、供暖空调冷热水中通常会有少量气体（空气）至产生气塞，影响的正常运行，加快的腐置设在系统的最高处。建筑给水是开式， ，

给水不需要设排气装置管内流体种类不同流体的流速范围不同， 运行可靠性流速的选定与阻力、噪声都有五、最不利环路：通风：1—2—3—4—71—2—5—6—燃 ：a—b—e—f—

测转速n。试验步骤：六、当进口切向分速度

v1Tcos10

1g

vu

0P1Pst1N、n的设计时，使进口绝对速度v1与圆周速度u1之间工1角900时，可以获得最大的理论扬程，此时流体按1的微压计

（干球温度和大气压力单台流量并联流量

3600m3/h；1200m3/h3九、流体输配进行水力计算的原因：根据设计要求的流量分配，通过水力计算，确定各管段的管径或断面尺寸，计算出各管段阻力，求得的特性曲线，为动力设备的选定作准备。同时，通过水力计算也可以提高运行的可靠性和经济性。水力计算的主要步骤有（1）绘制轴侧图，（2）（3）（4）0A 800010000（5）0A 800010000

33

D2 n 2 D'' 阻力平衡计算 ，其不平衡率要求也不尽相同D''

Dn

2 （2）不 （3）

p 'D'

n'

2 （4） 对单位长度比摩阻要

N

D2'D'

nn'

2 P

22P2

弯头使风机流场不均，叶轮内流动有涡旋产生，并且气流未按径向流入（流出）

2 ，此时 方程，风机扬程将不可能达到（2）不同点：①各 十二、阀门A关小后 总阻抗增大，水泵扬程

②具体型式、布置方式等不同③各 力减小，Q1～Q4

阀门B关小后，总阻抗增大，因此总流量减小

③各 特性曲线都可以表示成ΔP=SQ2+P Q1、Q3Q4Q2

的节流而减少，其减少量大于Q1、Q3Q4才能使QCQ

④不 Q1、Q2资用压力增大，而Q3、Q4资用压力降低，故Q11- 与闭 、枝 Q2增大，Q3、Q4减少，并且Q3、Q4减少量大于Q1、Q2增答：开式 加量，才能使Q1-

体水泵需要克服高度引起的静水压头，耗能较多。开式液体管

250C:

273.15201.2041.184Kg/枝

31.2251.1840.04Kg/ 环

31.2041.1450.059Kg/ 2-1某工程中的空调送风，在计算时可否忽略位压的作用？为

9.8070.04131.29.8070.05931.7

150C:350C:

273.15201.2041.225Kg/273.15201.2041.145Kg/

100～300Pa是整个建筑高度，此时H可达50米以上。这种情况送风位压应该考2-22-22-2

通风井内空气向动，削弱了机械动力风速不明显，感觉舒适；夜晚阳台区温度低于居室内温度，空气流量分配，计算确定各管段管径（或断面尺寸），确定各管段阻 定动力设备（风机、水泵等）的型号和动力消耗（设计计算）；如图2-3是某建筑卫生间通风示意图。试分析冬夏季机者是根据已定的动力设备，确定保证流量分配要求的尺寸规格（校核计算）；或者是根据已定的动力情况和已定的尺寸， “所有的并联管路阻力都应相等”这种说法不对。在考 重力作用和机械动力同时作用的中，两并联管路的流动资用行？“所 压力，这种情况下并联管路阻力不相等，其差值为重力作用在该答：流体输配对所输送的流体在数量上要满足一定的流联管的作用差分配要求。中并联管段在资用动力相等时，流动阻力也必然2-9比较假定流速法压损平均法和静压复得法的特点和适用情况等。为了保证各管段达到设计预期要求的流量，水力计算中应使 答：假定流速法的特点是先按照合理的技术经济要求，预先管段计算阻力相差太大实际运行时并联管段会自动平衡阻力通常将所选的管段尺寸按照管道规格选用后，再结合流量反算此时并联管段的实际流量偏离设计流量也很大，达不到设计管段内实际流速；根据实际流速（或流量）和管段尺寸，可以计算 各管段实际流动阻力，进而可确定特性曲线，选定与相对并联管路进行阻力平衡当采用假定流速法进行水力计算时配的动力设备。假定流速法适用于的设计计算，通常已知 其计算阻力和最不利环的资用压力进行比较。当计算阻力差 压损平均法的特点是根据（管段）已知的作用压力（资过要求值时，通常采用调整并联支路管径或在并联支增设调压力），按所计算的管段长度，将该资用压力平均分配到计算管段可以采用压损平均法进行：根据最不利环的资用压力，确定路的阻力平衡计算，容易使并联管路满足阻力平衡要求。也可以用 法在环状水力计算中也常常应用静压复得法的特点是通过改变管段断面规格，通常是降低管 (977.81-3-1计算例题3-1tg=95℃，

(971.83-3-33-3PPhPfP1，△Ph、△PfP3-(977.81-(977.81-

第四对室外热

而室 60~80%3-6分析管内流速取值

因素相关 4- 4-

空调凝水管内速较排内流水汽同向④在两逆向的况下，低蒸汽速；⑤在散器大； 上装自动气阀利于凝排净下次启时不生水击汽4-6汽液两相流的基本水力特征是什么？

避免凝水流入立管；⑧为保证管正常运行，还需适当考虑变形4- 水力计算主要步骤：（1）确定最不利环路；（2）管段，统计管路的管径无限大，流速无限小，流动阻力为零。 （5水泵， 等 4- 定料气比

P

4-

大i 之和，即

P

PGi；环路由风机、水泵等压力源提供的全压为：

答：最不利环路是流体流动阻力最大的环路，或理解成实现设计流现总体的压损平衡（流量分配要求）。任一环路与最不利环路 可忽略4-21如何计算独用管路的资用压力？独用管路的压损平衡和并联Gi但不能一概视之，如在重力作用P 0Gii的流动阻力△P1。（b）计算独用管路的资用动力P ii iPPi i 道断面尺寸）的调变管内流速，使独用管路在要求的流量下确定该管段的断面尺寸。（8）4-22简述枝状水力计算通用方法答：枝状都可以按以下步骤进行水力计算

应注意不同流体的枝状水力计算的主要区别在于比摩阻的计算绘 若是开式，进行虚拟闭合

（）5-5HT=f1(Qr)，NT=f2(QT)，5-3方程的理论依据和基本假定是什么？实际的泵与风机不能型？动答：方程的理论依据是动量矩定理，即质点系对某一转轴的动 宜何宜何下5-6NT-QT5-11离心式泵或风机相似的条件是什么？ 5-13２）无因次的QP、QN、Q-性能曲线与Q-P、Q-N、Q-性能曲线趋势相似。带拖动，测得Q0.0735m3sH14.65mn1450r/min,试求此时泵的工作参数为多少？流量

/.0n

3/ 1450扬程H/H )2 1420 1450功率N/N )3 效率

1420gQ//H

N 5-25在n2000rmin0.17 104, 5-24Q0.0735m3sH14.65m

vr2A

3.622m/QD Q

流量(2)3

1.02m3/s

1480

u2 2

27.897m/D H/H2)2

)210422

)2

vuvr 27.897 tan

21.624m/D

NN2)5

)318425n

)3

g

27.897

效率

0.171039.807104

0.942

HTkHT0.7761.516-2广 2 D=360mm,A=0.023m2,叶轮出口安装角22=30°，试作出口速度三角形。假设vu10HT。设涡流修正系数k=0.77,HT为多少？（提示：

答广义特性曲线与狭义特性曲线分别如图6-1所示。Pst0y，，先求出口绝对速度的径向分速vr2 流作状态点。将泵或风机实际性能曲线中的Q-H（或Q-P）曲线，动提供能。动所需量的另部分用克流体沿其所接入系的性曲线用相同比尺、相同单动产生的力，与量的平成正比当泵或机工况沿广位绘在同直角坐图上，条曲线交点，为泵（风机在性曲变化（如节泵风机的速不改变特性曲线该系中的运工况如图6（曲线I为风机的-P工况点之不满足或风机相似律而具有义特性曲曲线曲线II为性曲线A点为风的工况在这一点上，流所需的部能量流体沿流动生阻力，与泵或风机工作流即为中通过流量，提的压头与的平方成比，当或风机工况沿 特性线化时遵守通过该流时所需压头相。

6-6泵或风机的稳定工作区？如何才能让泵或风机在稳定工机与 连接6-7试解释喘振现象及其防治措施 6-8

答：水泵工作时，叶片背面靠近吸处的压力达到最低值（用能性越大。为避免发生气穴和气蚀现象，必须保证水泵内压力最低示），（）象，形成的汽泡中充满蒸汽和逸出的气体。汽泡随流体进入叶轮中6-9向汽泡中，在汽闭合区产生局部锤象，其瞬答若水力最低低于被送液体作温下的气化力，这现象称气穴在穴区（般在叶进口的壁面对水泵的压力直接影，为避发生气现，需要考水 的侧壁与底之间产生电位差，引起电化腐蚀，使裂缝加宽。最后，供热、锅炉给水和蒸汽的凝结水等系统），对应温度

HPvPo[h] PP

式中， 规定的必须气蚀余量[△h]（

P v

hHsa

vv[Hss][Hs]1

答：可根据各管段的计算阻力和计算流量，利用公式SPvh

Q 失 各个管段的阻抗，然后按照串联管段总阻抗Sch

水泵实际安装高度Hss应遵守Hss<[Hss]

Sb(i

12

的总阻抗S，同时根据 )情况求出Pst，进而确定 )何确定 联合运行时每一台水泵（或风机）的运行工况点，获得它们各自的数的变化关系。当中的泵（或风机）NQP

H(170126)0.811.9146.72

6-20如习题图6-1所示的泵装置从 6-

N

98092.190.0251020.80

27.686-21有一水泵装置的已知条件如下：Q＝0.12m3/sD＝H(HM2ZM2)(HM1ZM1式中HM1、HM2分别为压力表读数折液柱高度的压力。

102m，水面为大气压。吸入管段阻力为0.79m。试求：泵轴的标高最高为多少？如此泵装在地区，海拔高度为1800m，泵的安装102m，HM

10.24104104.49

HM

1.2410412.65

HHM

ZM

H

HM

H

ZM

Z

=吸水管的平均速度v

2.44m/

4

4 v s][Hs]1hs

4.55

0.79

若安装在地区，则ha=8.67m，

v 4

4

v

v s

[Hs

0.79

[Hss [Hs]1

2

0.4 气蚀现象HPvPo[h]

m

7-1按

P0PP

7-5调节阀的工作流量特性？在串联管道中，怎样才能使调P

G=0Pq=0 1 PP,SQ2S 1 S(S2S2

7-10水力失调？怎样克服水力失调力失调的原因主要是：1） 的7-2液体的水压图？简述绘制水压图的基本步骤。 的

要克 度 化（ 7-16如习题图7-5所示的，在设计流量Q=Q=Q=240m3/h（3）如果控制水泵的压差恒定（P-P=50mHO）来控制