流体力学泵与风机期末试卷与答案

《流体力学泵与风机》期末考试试卷参考答案

一、判断题（本大题共 10 小题，每小题1 分，共 10 分）

1．没有粘性的流体是实际流体。 错 (1分) 2．在静止、同种、不连续流体中，水平面就是等压面。如果不同时满足这三个条件，水 3．水箱中的水经变径管流出，若水箱水位保持不变，当阀门开度一定时，水流是非恒定流动。 4．紊流运动愈强烈，雷诺数愈大，层流边层就愈厚。错 (1分) 5．Q1=Q2是恒定流可压缩流体总流连续性方程。错 (1分) 6．水泵的扬程就是指它的提水高度。错 (1分) 7．流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。错 (1分) 8．一变直径管段，A断面直径是B断面直径的2倍，则B断面的流速是A断面流速的4倍。

对 (1分)

9．弯管曲率半径Rc与管径d之比愈大，则弯管的局部损失系数愈大。错 (1分) 10．随流动雷诺数增大，管流壁面粘性底层的厚度也愈大。错 (1分) 二、填空题（本大题共 4小题，每小题 3 分，共 12 分）

11．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 (3分) 12．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 (3分)

a13．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R等于R?，当量直径de等于de?a ( 3分)

414．并联管路总的综合阻力系数S与各分支管综合阻力系数的关系为

平面就不是等压面。错 (1分)

错 (1分)

1111。管嘴???ss1s2s30.97,流量比Q0.82孔口

与孔口比较,如果水头H和直径d相同，其流速比V

?孔口/V管嘴等于?/Q

管嘴

等于

0.60。 (3分) 0.82三、简答题（本大题共 4小题，每小题 3分，共 15 分） 15．什么是牛顿流体？什么是非牛顿流体？

满足牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体,反之为非牛顿流体。 （3分） 16．流体静压强的特性是什么？

流体静压强的方向垂直于静压面，并且指向内法线，流体静压腔的大小与作用面的方位无关，只于该点的位置有关。 （3分） 17．什么可压缩流体？什么是不可压缩流体？

流体的压缩性和热胀性很小，密度可视为常数的液体为不可压缩流体，反之为可压缩流体。（3分） 18．什么是力学相似？

原形流动与模型流动在力学上包括三方面的相似，即几何相似、运动相似、动力相似，统称为力学相似。

19．试述泵与风机的工作原理

当叶轮随轴旋转时，叶片间的气体也随叶轮旋转而获得离心力，并使气体从叶片间的出口处甩出。被甩出的气体及入机壳，于是机壳内的气体压强增高，最后被导向出口排出。气体被甩出后，叶轮中心部分的压强降低。外界气体就能使风机的的吸入口通过叶轮前盘中央的孔口吸入，源源不断地输送气体。离心式泵的工作原理也是如此。（3分） 五、计算题（本大题共 3 小题，共43分）

21．齿轮泵由油箱吸取润滑油，其流量为Q?1.2?10?3m3/s，润滑油的运动粘度为??4?10?5m2/s，油的重度为??9000N/m3，吸油管长10m，管径d?40mm，油泵进口最大允许真空度为2.5m水柱，求油泵允许的安装高度H??（15分）

解：建立o-o 1-1断面能量方程

v0?0?0?H??2?hl （3分）

?2g4Q4?1.2?10?3Re???955<2320 （2分） ?3?5?dv??4?10?4?1032?lv流态为层流 hl? （3分） 2?dp22v2981016?0.00122H????hl?2.5??2 4?2g9000??0.04?9.81p232?0.4?10?4?10?0.00129.81?-

?4

?0.044（5分）

=1.85m （2分）

22．有一圆滚门，长度l=10m，直径D=4.2m，上游水深H1=4.2m，下游水深H2=2.1m，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。（15分）

122) (6分) px?p1?p2??(H1?H22 ＝?9.807?10?(4.2?2.1)2?648.7kN (3分) pz?????Al?278.221?Rl??0.30.32?2.12?l?1018.7kN (6分) 36021223．水力清砂高压水枪喷嘴如图所示。水枪喷嘴出口直径d0=7mm，d1=15mm，水枪工作水量Q=160升/分。用喷嘴射流来冲毁铸型芯砂。试确定喷嘴内壁对水的作用力。（13分）

解：沿管轴x方向所有外力及动量变化为

?FQx?p1A1?R??g(v2?v1) V1?QA?15.1m/s 12 pv21v01??2g?p0??2g p?21A1?2g(v0?v29.8121)A1000?1?2?9.81(69.52?15.1)A1?407N PQ1?p1A1?4.07N

?Fx??g(v0?v1)?14.5N R?P1??Fx?407?145?262N

(2分)

(2分) (2分) (2分)

(3分)

(2分)

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