2005-2006学年第一学期《流体力学泵与风机》考试试卷标准答案

《流体力学泵与风机》期末考试试卷参

一、单项选择题（本大题共10 小题，每小题2分，共 20 分）

1．连续介质模型意味着    B     。                                                    （2分）

   （A）流体分子之间没有间隙    （B）流体中的物理参数是连续函数

   （C）流体分子之间有间隙      （D）流体不可压缩

2．静止流体中任意一点的压强与   B      无关。                                        （2分）

   （A）点的位置                （B）作用面的方向 

   （C）流体的种类              （D）重力加速度

3．水平管道的截面逐渐缩小，管内水流的压强  B       。                                （2分）

(A) 逐渐变大                 (B)  逐渐变小  

(C) 不改变                   (D)  没有变化规律

4．在总流的伯努利方程中，速度V是  B      速度。                                     （2分）

(A) 在截面上的任意点的速度   (B)  截面平均速度         

(C) 截面形心处的速度         (D)  截面上的最大速度

5．在总流的伯努利方程中，湍流的动能修正系数总是  D   层流的                          （2分）

动能修正系数。

(A) 大于                     (B)  不小于  

(C)  等于                    (D)  小于

6．如果  B   ，则沿程损失系数不受壁面粗糙度的影响。                               （2分）

(A) 雷诺数足够大              (B)  在紊流光滑区  

(C) 在紊流过渡区              (D)  速度足够大

7．如果忽略流体的重力效应，则不需要考虑哪一个相似性参数？  A  。                      （2分）

（A）弗劳德数                 （B）雷诺数    

（D）欧拉数                   （D）马赫数

8．根据泵与风机的工作原理，离心式泵属于那种类型的泵。  C  。                          （2分）

（A）容积式                   （B）往复式   

（C）叶片式                   （D）其它类型的泵

9．离心式泵的主要部件不包括  B  。                                                    （2分）

（A）叶轮                     （B）汽缸  

（C）机壳                     （D）吸入室

10．下面的哪一条曲线是泵的特性曲线？  A   。                                          （2分）

（A）泵所提供的流量与扬程    （B）流量与沿程损失系数之间

之间的关系曲线             的关系曲线

（C）管路的流量与扬程        （D）管路的性能曲线

之间的关系曲线   

二、判断题（本大题共10小题，每小题1 分，共10 分）

11．流体的质量力是作用在所考虑的流体表面上的力。                                错      （1分）

12．静止的液体和气体接触的自由面，它既是等压面，也是水平面。                    对      （1分）

13．描述流动是一固定空间、固定断面或固定点为对象，应采用欧拉法。                对      （1分）     

14．引起局部阻力的原因是由于旋涡区的产生，而不是速度方向和大小的变化。          错      （1分）

15．流体在圆管中作层流运动时，其沿程阻力损失与速度的二次方成正比。              错      （1分）

16．对于薄壁小孔口出流的全部完善收缩，流量系数为。                       错      （1分）

17．曲面附面层分离发生在断面逐渐扩大而压强沿程增加的区段内，即增压减速区。      对      （1分）

18．音速传播速度很快，整个传播过程可作为等熵过程。                              对      （1分）

19．欧拉数是惯性力和弹性力的比值。                                              错      （1分）

20．叶片出口方向与叶轮的旋转方向相反，这种叶型叫做前向叶型。                    错      （1分）

三、证明题（本大题共 1 小题，共10 分）

21．证明流体在圆管中作层流运动，其最大流速是平均流速的两倍。

证明：

1．牛顿内摩擦定律：                                            （2分）

       2．均匀流动基本方程：                                               （2分）

                                                                （2分）       

       积分得     当时， ，                             （1分）

                                    （2分）

           当  时，    所以                                    （1分）

四、简答题（本大题共 3 小题，每小题 5分，共 15 分）

26．什么是牛顿内摩擦定律？不满足牛顿内摩擦定律的流体是牛顿流体还是非牛顿流体？    

  牛顿内摩擦定律是：                                                    (2分)

不满足牛顿内摩擦定律的流体是非牛顿流体。                                            (3分)     

27．什么是恒定流动？ 

运动平衡的流动，各点流速不随时间变化，由流速决定的压强、粘性力也不随时间变化，这种流动称之为恒定流动。

28．什么是沿程损失？什么是局部损失？

流体沿着管路流动时，由于管壁上摩擦阻力存在，因而要产生一定的能量损失称之为沿程能量损失。(2分)

另一个是流体在流经局部障碍装置时，由于流体速度的方向和大小发生变化，引起速度重新分布随之产生旋涡， 这时要损失一部分机械能称之为局部损失。                                                                (3分)   

五、综合题（本大题共 4小题，共 45分）

29．如图所示，一矩形平板闸门AB，宽b=2m，与水平面夹角=30°，其自重G=19.6kN，并铰接于A点。水面通过A点，水深h=2.1m，试求打开闸门的最大铅直拉力T。（15分）

                                     闸门AB上的水压力，          (2分)

表示闸门AB的长度。

                                                    (2分) 

                                     kN                  (3分)

                                      作用点D，AD=                           (1分)

                                        重力G作用点C，AC=         

                                                (4分)             

                                  T=                              (1分)             

                                  =76.34kN                                              (2分)

  打开闸门的最小铅直拉力为76.34kN

30．将一平板探入水的自由射流内并垂直于射流的轴线，该平板截去射流流量的一部分，并引起射流的剩余部分偏转角，如射流流速m/s，全部流量m3/s，平板截去的流量m3/s，忽略液体的重量及摩擦损失，试确定射流施于平板的作用力和射流偏转转角。（10分）

Q2v2             

解：沿着垂直于自由射流的方向运用动量定理有：                       (3分)  

                                                                            (1分)

因忽略重力作用及摩擦损失                     (2分)

故有代入数值得：                          

                                   (1分)                                                                                  

    沿着自由射流方向运用动量定理                           (3分)   

31．在煤粉炉堂中，若上升气流的速度，烟气的，试计算在这种流速下，烟气中的的煤粉颗粒是否会沉降。烟气密度，煤的密度。（10分）

解：                                   (2分)

设Re＜1    则                               (1分)

                              (3分)                   

                      =        

                      =                                                       (1分)  

校核：悬浮速度相应的雷诺数

＜1                             (2分)

假设成立，悬浮速度正确。如果校核计算所得值不在假设范围内，则需要重新假设范围，重复上述步骤，直至在假设范围内。

由于气流速度大于悬浮速度，所以这种尺寸的煤粉颗粒不会沉降，而是随烟气流动。            (1分)

32．某工厂由冷冻站输送冷冻水到空气调节室的蓄水池，采用一台单吸单级离心式水泵。在吸水口测得流量为60L/s，泵前真空计指示真空度为4m，吸水口径25cm。泵本身向外泄漏流量约为吸水口流量的2％。泵出口压力表读数为3.0/,泵出口直径为0.2m。压力表安装位置比真空计高0.3m，求泵的扬程。（10分）

           解： =3.0/=30000/9.807=294.0

                                      (2分)

                             (2分)

                                  (2分)

    (3分)

                                (1分)