哈尔滨商业大学2004-2005学年第一学期 流体力学泵与风机 期末考

哈尔滨商业大学2004——2005学年第一学期 《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（123流体力学模型。 (3分) 12 (3分) 13．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R等于R

a4

平面就不是等压面。错 (1分)

错 (1分)

，当量直径de等于de a ( 3分)

1s

1s1

1s2

1s3

14．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。管嘴

与孔口比较,如果水头H和直径d相同，其流速比V

0.600.82

孔口

/V

管嘴

等于

0.970.82

,流量比Q

孔口

/Q

管嘴

等于

。 (3分)

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） 四、证明题（本大题共 1 小题，每小题 20分，共 20分）

20．求证当流体在圆管中作层流运动时，层流沿程损失和平均速度的一次方成正比，即求证

hf

32 vl

d

2

dudy

dudr

证: 1.牛顿内摩擦定律： ( 3分)

r2

2.均匀流动基本方程： 0 RJ R

dudr

12J

0 RJ (3分)

du

2

J

4

rdr ( 3分)

J

4

2

积分得 u

J4

r c

当r r0 时，u 0 ， C

r0

2

(2分)

u

J

4

(r0 r)

2

2

v

J

4

QA

2

A

udAA

J

A

4

(r0 r)

2

4

( 3分)

D

2

当 r 0 时， umax hf Jl

32 vl

r0

umax 2v (3分)

lv

2

d

2

hf

d2g

32 vl

d

( 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

0 0 0 H 4Q

p2

3

v2

2

2g

hl （3分）

Re

dv

4 1.2 10

4 10

3

4 10

5

955<2320 （2分）

流态为层流 hl

H

p2

v

2

32 lv

d

2

（3分）

98109000

16 0.0012

2

4

2

2g

hl 2.5

0.04 9.81

-

32 0.4 10

9.81

4

10 0.0012 0.04

4

4

（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）

px p1 p2

＝

pz Al

278.2360

2

12

(H1 H2) (6分)

2

2

2

12

9.807 10 (4.2 2.1)12

648.7

kN (3分) (6分)

Rl 0.30.3 2.1 l 1018.7kN

22

水枪喷嘴出口直径d0=7mm，d1=15mm，水枪工作水量Q=160（13分）

Q

g

QA1v1

2

(v2 v1) (2分)

V1

15.1m/s (2分)

v0

2

p1

2g

2

p0

2g

(2分)

p1A1

2g

(v0 v1)A1

2

1000 9.812 9.81

(69.5 15.1)A1 407N (2分)

22

P1 p1A1 4.07N

Fx

Qg

(v0 v1) 14.5N (3分)

R P1

F

x

407 145 262N (2分)