流体机械原理及结构习题1

《流体机械原理及结构》思考题及习题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、 试说明流体机械的效率用m l h t ηηη=η表示。

4、 总扬程为25m ，流量为3m 3/min ，泄漏量为流量的3%的离心泵以1450rpm 的转速运转时，泵的轴功率为14.76kw ，机械效率取92.0m =η，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。

5、 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=22.6×104p a ，压力表中心高程H m =88.5m ，压力表所在钢管直径D=3.35m ，电站下游水位∇=85m ，流量q v =33m 3/s ，发电机功率P g =7410Kw ，发电机效率ηg =0.966，试求机组效率及水轮机效率。

6、 水轮机和水泵的基本工作参数有哪些？各是如何定义的？7、 离心泵自井中取水，输送到压水池中，流量为100 m 3/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。

8、 什么是流面、轴面？什么是轴面流线？9、 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。

10、 何为反击系数？它有何意义？11、 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？12、 冲击式流体机械在什么情况下，其效率最高？试推导出此时效率的表达式。

13、 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。

14、 流动相似必须满足的三个条件是什么？15、 什么是单位参数和相对参数？16、 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。

17、 什么是水轮机的模型综合特性曲线和运转综合特性曲线？它们各有什么重要意义？18、 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？19、 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？20、 何为泵的工作特性曲线和通用特性曲线？21、 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？22、 分析变工况下的水泵的性能分析。

23、 什么是汽蚀？汽蚀的危害有哪些？24、 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？25、什么是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。

26、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。

27、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？28、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？29、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？30、已知离心泵叶轮D1=160mm，D2=320mm，βb2=29°，叶片数Z=6，叶厚δ=5mm，宽度b1=33mm, b2=19mm，转速n=1450r/min，设最优工况下容积效率ηv=0.95，水力效率ηh=0.90，总效率η=0.82，求该工况下的流量，扬程和轴功率（V ul=0）。

31、已知轴流式水轮机的下列数据：D1=0.7m，d h（轮毂直径）=0.28m , b0=0.28m，q v=2m3/s，n=500r/min，α0=55°, 试求D=0.53m的圆柱层中（其中β2=25°）的进出口速度三角形。

32、已知混流式水轮机的下列数据：D1=2m ，b0=0.2m ，q v=15m3/s ，n=500r/min ，导叶出口角α0=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，b1=b0）。

若出口边与下环交点处D2=1.4m，该处轴面速度V m2=12m/s，求为了满足H th=250m的条件，β2应为多少？（假定叶片数无穷多）。

33、一台泵的吸入口径为200mm，流量q v=77.8L/s，样本给定[H v]=5.6m。

吸入管路损失∆Hs=0.5m。

试求1）在标准状态下抽送常温清水时的H sz值。

2）如此泵在拉萨（Pa=64922.34pa）使用，从开敞的容器中抽吸80℃温水，其H sz又为多少？（注：80℃清水的Pva=47367.81pa，ρg=9530.44N/m3）34、已知水轮机的临界空化系数σ为0.28，电站水温为15℃，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？35、双吸离心泵的转速为1450r/min，最优工况的扬程为43m，流量为1.36m3/s，临界空化余量为∆hσ=3.17m，最大流量工况的∆hσ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H va=0.31m。

要求计算确定：1）最优工况的比转速n q、空化比转速S、临界空化系数σ和允许的吸入高度Hs是多少？2）最大流量工况的允许吸入高度Hs 是多少？（提示：计算n q和S时应取总流量的二分之一）。

36、水轮机的最有利工作条件是什么？试绘出其速度三角形。

37、已知离心泵叶轮直径D=0.4m，在最优工况下流量q v=0.1111m3/s、扬程H=50m、转速n=1450r/min、效率η=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，转速为1200r/min，那么它的流量、扬程和轴功率为多少？38、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q v=30.2m3/s。

同时还假定两种工况下的损失均为：水力损失∆H=10m，容积损失∆q v=0.6m3/s，机械损失∆P=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。

39、在同一台水轮机中，改变落差，试求运转情况的相似法则。

40、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[∆h]=0.6m，吸入管路损失∆Hs=0.3m，试求泵的几何吸入高度。

41、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0.0063m3/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0.0063m3/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？42、 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Ω1=0.5，第二个转轮Ω2=0.7,求二者直径的比值。

43、 已知卧式水轮机的水头为H=43m ，电站水温为20℃，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？44、 欲设计一台在标准状态下抽送常温清水的泵，其流量q v =77.8L/s ，几何吸入高度H sz =5.0m ，吸入管路损失∆H s =0.5m 。

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？45、 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？46、 在转速一定的情况下，为了提高泵的扬程，可采用改变那些参数的方法？47、 简述在推导水轮机效率换算公式中，作了什么假设？8m 41m 1m 'HH D D )1(η-=η 48、 什么是离心泵系列型谱图？它有什么用途？49、 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？50、 往复式泵的工作原理是什么？51、 齿轮泵的工作过程是什么？齿轮泵的容积效率怎样计算？52、 试叙述射流泵的结构组成及其工作原理。

53、 离心式风机主要由哪些零部件组成？54、 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。

55、 根据水轮机利用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。

56、 反击式水轮机由哪四大部件组成？试分别说出它们的作用。

57、 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。

58、 斜流式水轮机的结构特点是什么？59、 你对新型的贯流混流式水轮机及其结构有什么看法？60、 可逆式水轮机的特点是什么？61、 风车有哪两种结构型式？各自的特点是什么？62、 流体传动装置的特点有哪些？63、 试说明液力变矩器的组成和工作原理。

64、 齿轮马达具有什么结构特点？65、 什么是气压传动？以剪切机为例，说明气压传动的工作原理。

66、 试比较气压传动系统和液压传动系统的优缺点。

67、 试推导往复泵吸水、压水过程中活塞上压强的表达式。

68、 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 克服管路摩擦所作的功之比为223π。

假定摩擦系数不随速度变化。

69、 什么是轴面投影图？70、 为什么要引入无穷多和无限薄叶片的概念？71、 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？72、 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（0u =ω）中应用逐点积分法进行叶片绘型时有何不同？73、 用0u =ω的二元理论方法进行叶片绘型的特征是什么？在0u ≠ω的二元理论方法中又有何区别？74、 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？75、 简述求解叶栅绕流有哪些方法，各自具有的特点是什么？76、 试推导轴流式机械转轮（叶轮）流道中的径向平衡方程式。

77、 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？78、 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？79、 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。

80、简述21S ,S 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？。