哈尔滨商业大学2003——2004学年第一学期《流体力学泵与风机》期末考试试卷参考答案-李晓燕

哈尔滨商业大学2003——2004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、简答题（15分）1．什么是因次分析法？因次分析法就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。（3分）2．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。（3分）3．什么时流线？什么时迹线？流线与迹线的区别是什么？流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线，此瞬时在曲线上任一点的切线方向与该点的速度方向重合，这条曲线叫流线。（3分）迹线是流场中流体质点在一段时间过程中所走过的轨迹线。流线是由无究多个质点组成的，它是表示这无究多个流体质点在某一固定瞬间运动方向的曲线。而迹线则是在时间过程中表示同一流体质点运动的曲线。4．为什么要考虑水泵的安装高度？什么情况下，必须使泵装设在吸水池水面以下？避免产生气蚀现象。吸液面压强处于气化压力之下或者吸水高度大于10米时必须使泵装设在吸水池水面以下。（3分）5．什么是恒定流动？什么是非恒定流动？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反之为非恒定流动。（3分）二、填空题（15分）6．层流运动时，沿程阻力系数λ与(Re)f有关，紊流运动沿程阻力系数λ在光滑管区与(Re)f有关，在过渡区与)(Re,dKf有关，在粗糙区与)(dKf有关。（3分）7．泵或风机的工作点是_泵与风机的性能___________________曲线与_______与管路的性能__________曲线的交点。（3分）8．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m水柱高，等于735.6毫米汞柱高。（3分）9．附面层的分离发生在减速增压区区。附面层外主流区的流动属____有势流动。附面层内的流动属于___________有旋___流动。（3分）10．正三角形断面管道(边长为a)，其水力半径R等于axAR123，当量直径de等于aR334。（3分）三、证明题（20分）11．求证圆管突然扩大处流动的局部阻力系数为：ξ１＝2211AA证：1－1断面2－2断面的能量方程为gvpzgvpzhm2222222111（4分）由动量定律)(12vvgQF（5分）122122211vvgQZZAApAp（3分）将22AvQ代入，化简后得：1222211vvgvpZpZ（3分）12222221122vvgvgvgvhm（1分）由此可得gvvhm22221又由于2112AAvv（3分）因此gvAAhm2121221（1分）四、计算题（50分）12.有一矩形底孔闸门，高mh3，宽mb2，上游水深mh61，下游水深mh52。求作用于闸门上的水静压力及作用点。(15分)AhAhpppcc121（5分）＝9.807×6（4.5－3.5）（5分）＝59N作用于闸门中心（5分）13．某竖直隔板上开有矩形孔口：高a=1.0m、宽b=3m。直径d=2m的圆柱筒将其堵塞。隔板两侧充水，h=2m，z=0.6m。求作用于该圆柱筒的静水总压力。（15分）绘出压强分布图和压力体后，静水总压力的水平分力：bazhzhbahhbAPaaaax}])()[({}])()[({222122211（4分）kNabz65.17806.96.030.1(3分)静水总压力的铅直分力：于是，作用在圆柱筒上的静水总压力作用点D在水下的深度mhhDD98.218.79sin2sin0222kNbdVPPz37.92)324(806.9)4(22(5分)kNPPPzx04.9437.9265.172222(3分)14．水由喷嘴射出，已知流量Q=0.4m3/s，主管直径D=0.4m，喷口直径d=0.1m，水头损失不计，求水作用在喷嘴上的力R。（15分）列1-1，2-2两断面的能量方程式得方程:gvgvp2222211（4分）smAQv/18.34.044.0211（2分）smv/512（2分）已知[动量修正系数]B1=1已知[动量修正系数]B2=1方程:)(121vvQRp（4分）4.143)5118.3(4.010004.0413002RKN（3分）15．一水泵加压供水系统，水泵的流量Q=30l/s.已知末端喷咀出口与水池水面高差z=18m，管道直径d1=150mm,喷咀出口直径d2=50mm,系统的全部水头损失为gv22021,问水泵给单位重量水流所提供的能量是多少（求能提供的总水头Hm）？（12分）根据连续性条件2211AvAv有（3分）给出中间量[流速]2112AAvv（2分）水流的总水头就是水泵所提供的能量给出方程:gvgvZHm22022122（5分）计算结果:**总水头:Hm=32.851m（2分）16．水池的隔洋上开有两个相同的小孔A和B,小孔面积3cm2,流量系数μ=0.62,(水面都不变),试求小孔的流量之和.（8分）方程:gHAQ22（5分）计算结果:**流量:Q=.0012m3/s（3分）