水轮机水力机械系统设计与计算考核试卷

水轮机水力机械系统设计与计算考核试卷考生姓名：答题日期：得分：判卷人：

本次考核旨在检验考生对水轮机水力机械系统设计与计算的理论知识掌握程度，以及运用所学知识解决实际问题的能力。

一、单项选择题（本题共30小题，每小题0.5分，共15分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1.水轮机中，下列哪种类型的水轮机属于反击式？（）

A.活塞式

B.涡轮式

C.冲击式

D.轴流式

2.水轮机效率最高的工况是（）。

A.设计工况

B.满发工况

C.额定工况

D.最优工况

3.水轮机运行中，下列哪个参数不属于水轮机的基本参数？（）

A.出水口压力

B.转速

C.轴向力

D.流量

4.水轮机效率的计算公式中，下列哪个参数表示水轮机的机械效率？（）

A.ηm

B.ηp

C.ηt

D.ηb

5.水轮机中，导水机构的作用是（）。

A.引导水流进入水轮机

B.控制水流的流量

C.调节水流的压力

D.改变水流的流速

6.水轮机中，下列哪种类型的导水机构属于固定导水机构？（）

A.活塞式导水机构

B.圆柱式导水机构

C.滑动导水机构

D.涡轮导水机构

7.水轮机中，下列哪种类型的导水机构属于活动导水机构？（）

A.活塞式导水机构

B.圆柱式导水机构

C.滑动导水机构

D.涡轮导水机构

8.水轮机中，下列哪种类型的导水机构属于叶片式导水机构？（）

A.活塞式导水机构

B.圆柱式导水机构

C.滑动导水机构

D.涡轮导水机构

9.水轮机中，下列哪种类型的导水机构属于圆盘式导水机构？（）

A.活塞式导水机构

B.圆柱式导水机构

C.滑动导水机构

D.涡轮导水机构

10.水轮机中，下列哪种类型的导水机构属于球形导水机构？（）

A.活塞式导水机构

B.圆柱式导水机构

C.滑动导水机构

D.涡轮导水机构

11.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比转速？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.n0

12.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比转数？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.n0

13.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比流量？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.Qs

14.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比功率？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.P0

15.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比效率？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.η

16.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比重量？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.W

17.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比面积？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.A

18.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比高度？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.H

19.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比直径？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.D

20.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比长度？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.L

21.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比宽度？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.B

22.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比厚度？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.T

23.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比转速？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.ns

24.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比转数？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.n0

25.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比流量？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.Qs

26.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比功率？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.P0

27.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比效率？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.η

28.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比重量？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.W

29.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比面积？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.A

30.水轮机中，下列哪个参数表示水轮机的比高度？（）

A.N

B.Ns

C.n

D.H

二、多选题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的选项中，至少有一项是符合题目要求的）

1.水轮机的主要部件包括哪些？（）

A.转轮

B.导水机构

C.主轴

D.调速器

2.水轮机中，影响水轮机效率的主要因素有哪些？（）

A.流量

B.转速

C.轴向力

D.水头

3.水轮机中，下列哪些属于水轮机的机械损失？（）

A.摩擦损失

B.冲击损失

C.水力损失

D.温度损失

4.水轮机中，下列哪些属于水轮机的热损失？（）

A.摩擦损失

B.冲击损失

C.水力损失

D.温度损失

5.水轮机中，下列哪些属于水轮机的内部损失？（）

A.摩擦损失

B.冲击损失

C.水力损失

D.温度损失

6.水轮机中，下列哪些属于水轮机的表面损失？（）

A.摩擦损失

B.冲击损失

C.水力损失

D.温度损失

7.水轮机中，下列哪些属于水轮机的容积损失？（）

A.摩擦损失

B.冲击损失

C.水力损失

D.温度损失

8.水轮机中，下列哪些属于水轮机的机械效率组成部分？（）

A.空气效率

B.水力效率

C.机械效率

D.热效率

9.水轮机中，下列哪些属于水轮机的整体效率组成部分？（）

A.空气效率

B.水力效率

C.机械效率

D.热效率

10.水轮机中，下列哪些属于水轮机的设计参数？（）

A.转轮直径

B.转轮叶片数

C.水头

D.流量

11.水轮机中，下列哪些属于水轮机的运行参数？（）

A.转速

B.轴向力

C.水头

D.流量

12.水轮机中，下列哪些属于水轮机的控制参数？（）

A.调速器设置

B.导水机构调节

C.水头

D.流量

13.水轮机中，下列哪些属于水轮机的安全参数？（）

A.转速限制

B.轴向力限制

C.水头限制

D.流量限制

14.水轮机中，下列哪些属于水轮机的监测参数？（）

A.转速

B.轴向力

C.水头

D.流量

15.水轮机中，下列哪些属于水轮机的环境参数？（）

A.气温

B.湿度

C.水温

D.水压

16.水轮机中，下列哪些属于水轮机的安装参数？（）

A.轴承安装

B.导水机构安装

C.转轮安装

D.主轴安装

17.水轮机中，下列哪些属于水轮机的维护参数？（）

A.清洁度

B.润滑油质

C.螺栓紧固

D.温度控制

18.水轮机中，下列哪些属于水轮机的故障参数？（）

A.异常振动

B.异常温度

C.异常噪音

D.异常压力

19.水轮机中，下列哪些属于水轮机的性能参数？（）

A.效率

B.转速

C.轴向力

D.流量

20.水轮机中，下列哪些属于水轮机的经济参数？（）

A.成本

B.收益

C.投资回收期

D.运行寿命

三、填空题（本题共25小题，每小题1分，共25分，请将正确答案填到题目空白处）

1.水轮机的类型按照水流的流向可以分为______和______两种。

2.水轮机效率的计算公式为：η=______/______。

3.水轮机的比转速Ns=______/______。

4.水轮机的机械效率ηm=______/______。

5.水轮机的水力效率ηh=______/______。

6.水轮机的空化系数Kv=______/______。

7.水轮机的转轮直径D=______/______。

8.水轮机的叶片数Z=______/______。

9.水轮机的额定转速n=______/______。

10.水轮机的额定流量Q=______/______。

11.水轮机的额定功率P=______/______。

12.水轮机的额定水头H=______/______。

13.水轮机的最高效率点对应的工况称为______。

14.水轮机的启动工况称为______。

15.水轮机的关闭工况称为______。

16.水轮机中的导叶角度α表示______。

17.水轮机中的叶片角度β表示______。

18.水轮机中的叶片出口角γ表示______。

19.水轮机中的叶片入口角α表示______。

20.水轮机中的叶片顶圆直径D表示______。

21.水轮机中的叶片底圆直径d表示______。

22.水轮机中的叶片宽度b表示______。

23.水轮机中的叶片厚度t表示______。

24.水轮机中的叶片间隙δ表示______。

25.水轮机中的叶片材料一般采用______。

四、判断题（本题共20小题，每题0.5分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）

1.水轮机中，比转速Ns越大，表示水轮机越适合高水头运行。（）

2.水轮机中，水力效率ηh越高，机械效率ηm也越高。（）

3.水轮机中，空化系数Kv越小，表示水轮机越容易发生空化现象。（）

4.水轮机中，叶片数Z越多，表示水轮机的比转速Ns越大。（）

5.水轮机中，导叶角度α增大，水轮机的效率会提高。（）

6.水轮机中，叶片角度β增大，水轮机的效率会提高。（）

7.水轮机中，叶片出口角γ增大，水轮机的效率会提高。（）

8.水轮机中，叶片入口角α增大，水轮机的效率会提高。（）

9.水轮机中，转轮直径D增大，水轮机的效率会提高。（）

10.水轮机中，水头H增大，水轮机的效率会提高。（）

11.水轮机中，转速n增大，水轮机的效率会提高。（）

12.水轮机中，流量Q增大，水轮机的效率会提高。（）

13.水轮机中，轴向力增大，水轮机的效率会提高。（）

14.水轮机中，水轮机的效率与水头无关。（）

15.水轮机中，水轮机的效率与转速无关。（）

16.水轮机中，水轮机的效率与流量无关。（）

17.水轮机中，水轮机的效率与水头成正比。（）

18.水轮机中，水轮机的效率与转速成反比。（）

19.水轮机中，水轮机的效率与流量成反比。（）

20.水轮机中，水轮机的效率与轴向力成正比。（）

五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）

1.请简要描述水轮机水力机械系统设计的主要步骤，并解释每个步骤的作用。

2.解释水轮机水力机械系统计算中，如何考虑水力损失和机械损失对效率的影响。

3.设计一个水轮机水力机械系统，包括其主要部件和设计参数，并简要说明其工作原理。

4.分析水轮机水力机械系统在实际运行中可能遇到的问题，并提出相应的解决措施。

六、案例题（本题共2小题，每题5分，共10分）

1.案例题：

某水电站采用混流式水轮机，已知水轮机的额定流量为Q=100m³/s，额定水头为H=100m，额定转速为n=300r/min。请计算水轮机的额定功率P、额定效率η以及比转速Ns。已知当地重力加速度g=9.81m/s²。

2.案例题：

某水电站拟安装一台水轮机，已知水电站的水头范围为Hmin=30m至Hmax=120m，流量范围为Qmin=10m³/s至Qmax=100m³/s。请根据以下要求设计水轮机：

-水轮机类型：混流式

-比转速Ns：在额定工况下达到最高效率

-考虑到水头和流量的变化范围，水轮机应具有良好的适应性

-提供水轮机的主要设计参数，包括转轮直径、叶片数等。

标准答案

一、单项选择题

1.B

2.D

3.C

4.A

5.B

6.B

7.A

8.D

9.B

10.A

11.B

12.C

13.D

14.A

15.D

16.A

17.C

18.B

19.D

20.A

21.B

22.C

23.D

24.C

25.B

26.D

27.A

28.B

29.C

30.A

二、多选题

1.ABCD

2.ABC

3.ABC

4.ABC

5.ABC

6.ABC

7.ABC

8.ABC

9.ABC

10.ABCD

11.ABCD

12.ABCD

13.ABC

14.ABC

15.ABCD

16.ABC

17.ABCD

18.ABC

19.ABCD

20.ABCD

三、填空题

1.反击式混流式

2.η=有用功率/输入功率

3.Ns=nQ³/γH

4.ηm=有用功率/输入功率

5.ηh=有用功率/水力功率

6.Kv=Hv/H

7.D=πD/2

8.Z=πD/2b

9.n=n0

10.Q=Q0

11.P=QHηhηm

12.H=H0

13.最优工况

14.启动工况

15.关闭工况

16.导叶角度

17.叶片角度

18.叶片出口角

19.叶片入口角

20.叶片顶圆直径

21.叶片底圆直径

22.叶片宽度

23.叶片厚度

24.叶片间隙

25.合金材料/不锈钢

标准答案

四、判断题

1.×

2.√

3.×

4.×

5.×

6.√

7