流体机械及工程题库

流体机械及工程题库

一、填空题

1.

2. 按能量的传递方向不同，可以将流体机械分为原动机和工作机。

3. 按流体与机械相互作用方式（工作原理）的不同，和容积式流体机械。

4. 击式。

5. 反击式流体机械又可以分为径向式、混流式（斜流式）和轴流式。 6. 7. 1个工程大气压＝米水柱。

8. 1Pound=0.4536kg，1psi＝标准大气压。 9. 10. 11.

12. 水轮机的工作水头是指单位重量水从水轮机的进口至出口所减少的能量 13.

14. 值。 15. 如果进入叶轮内的流量为QT，机器的流量为Q，则水轮机的容积效率为q

QT

；水Q

泵的容积效率为q

Q。 QT

16. 如果机器内的流动损失为h，机器的能量头为H，则水轮机的流动效率为

h

HhH

；水泵的流动效率为h。 HHh

17.

18. 水轮机的轴功率是指水轮机的输出功率，水泵的轴功率是指水泵的输入功率。 19. 轴面投影图是

指将流道内的所有点旋转到过轴线的平面（轴面）上。 20.

21. 一般牵连运动速度用u表示，与圆周的切线方向一致；相对运动速度用w表示，与流线（叶片）的切线方向一致。

22. 23. 绝对流动角

24. 相对流动角



25. 叶片安放角y体沿叶片型线运动时（即叶片数无究多时）y。 26. 绝对速度可以分解为轴面分速cm与圆周分速cu。

27. 在建立叶片式流体机械的基本方程时，需要引入四个基本假定，这四个基本假定分别是

叶片数量无限多，叶片无穷薄、理想流体、恒定流动以及流体不可压缩。 28.

12

(u2u12) 2g

29. 外界负荷发生变化时，水轮机的流量也要随之改变，高度b00和叶片安放角y（角）来改变水轮机的流量。

30. 31. “轴向旋涡”运动，其方向与叶轮旋转方向相反。 32. 反作用度是静压能Hst与总能头HT之比。

33. 反作用度的取值区间为0，1，当反作用度时，为径向式叶片；当反作用度

时，为前弯式叶片。

34. 模型与原型间的比例放大或缩小时，使模型的能头Hs1 m，功率Ps1 kW时，该

模型的转速 ns。

35. 36.

37. 无穷远处来流w与弦的夹角称为冲角。

38. 。

39.

二、单项选择题

1. 某一台水轮机工作时，其进口的流量为Qp，出口流量为Qs，叶轮内的流量为QT，则

其容积效率q为（ A ）。

A．

QT

p

； B．

Qs

p

； C．

Qs

T。

2. 某一水泵的流量为Q，漏损流量为q，叶轮内的流量为QT，则其容积效率q为（ B ）。

A．

Qq

； Q

B．

Q

； QT

C．

q。 Q

3. 某一水轮机的工作水头为H，水流对转轮做功的理论水头为HT，水轮机内的流动损

失为h，则其流动效率h为（ A ）。

A．

HT

；

B．H

T

；

C．

(HTh)

T。

4. 某一水泵的扬程为H，叶轮对水流做功的理论能头为HT，水泵内的流动损失为h，

则其流动效率h为（ B ）。

A．

HT

；

B．H

T

；

C．

HT

HTh)。

5. 压缩机的轴功率P指的是（ B ）。

A．机器的输出功率； 6. 水轮机的轴功率P（ B ）。

A．是发电机的输出功率；

B．是水轮机的输出功率； C．等于gQH。 B．机器的输入功率； C．叶轮的输入功率。

7. 随着比转数的增大，流体机械的流动效率将（ C? ）。

A．不能确定其变化趋势； B．增大；

C．减小。

8. 叶轮高压侧用符号“p”表示，低压侧用符号“s”表示，g为重力加速度，为流

体密度，Hst

1

g



p

1

s



，HT为总能头，则对于可压缩与不可压缩流体，叶片式

流体机械的反作用度均可表示为（ C ）。 A．

HT

； Hst

B．1

Hst

； HT

C．

Hst

。 HT

9. 叶片式流体机械的反作用度是（ C ）之比。

A．动能与总能量头； B．静压能与动能；

C．静压能与总能量头。

10. 叶片式流体机械的反作用度0，则说明该机器的转轮叶片是（ B ）叶片。

A．反击式；

B．冲击式；

C．后弯式。

11. 叶片式流体机械的反作用度0.5，则说明该机器的转轮叶片是（ B ）叶片。

A．前弯式；

B．径向式；

C．后弯式。

12. 叶片式流体机械的反作用度1，则说明该机器的转轮叶片是（ C ）叶片。

A．前弯式；

B．径向式；

C．后弯式。

13. 汽轮机叶轮的叶片形状一般采用（ A ）。

A．向前弯曲； B．径向延伸； C．向后弯曲。

14. 随着比转速的增大，叶轮的滑移系数将（ C? ）。

A．不能确定其变化趋势； B．增大；

15. 水轮机的单位转速n11为（ ）。

A．

C．减小。

nDH

；

B．

nD

； H

C．

nDH

。

16. 由ns3.65

nH

3/4

可知，一台在额定转速下工作的水泵，随着其工作流量的减小，比

转速ns将（ C ）。

A．增大；

17. 由ns

B．减小；

C．不变 。

nP

可知，一台在一定转速下工作的水轮机，随着其流量的减小，其比转速ns5/4H

将（ C ）。

A．增大；

B．减小；

C．不变 。

18. 随着水泵流量的加大，其必需汽蚀余量hr将（ C ）。

A．增大；

19. 水轮机的装置汽蚀系数p

B．减小 ；

C．不能确定其变化趋势。

ha

与（ A ）。 H

A．水轮机的吸出装置有关；

B．水轮机叶轮进口的几何参数及运动参数有关； C．水轮机叶轮出口的几何参数及运动参数有关。

20. 随着水泵流量的加大，其它工作条件不变，则其有效汽蚀余量ha将（ B ）。

A．增大；

21. 水轮机的汽蚀系数

B．减小 ；

hr

与（ C ）。 H

C．不能确定其变化趋势。

A．水轮机的吸出装置有关；

B．水轮机叶轮进口的几何参数及运动参数有关； C．水轮机叶轮出口的几何参数及运动参数有关。 22. 中小型卧式离心泵的安装高程是指（ B ）的高程。

A．其固定底座平面；

B．其基准面；

C．压力最高点。

23. 立式轴流水轮机的安装高程是指（ C ）的高程。

A．其固定底座平面； B．其基准面； C．其进口导叶水平中心平面。

24. 随着流体机械工作流量的减小，叶片进口的冲角将（ C? ）。

A．增大；

B．减小 ；

C．变化不定。

25. 全调节式轴流泵的叶片安放角增大，其Hf(Q)曲线（ A ）。

A．向右上方抬高；

B．向左下方降低；

C．不发生位移。

26. 仅降低离心泵的转速，其Hf(Q)曲线（ B ）。

A．向右上方抬高；

B．向左下方降低 ；

C．不发生位移。

三、是非题

1． （ ）由流体与转动的叶轮之间的摩擦所引起的圆盘损失属流动损失。 2． （ ）圆盘损失是外部机械损失。 3． （ ）叶片的凹面为工作面，凸面为背面。 4． （ ）叶片的凸面为工作面，凹面为背面。 5． （ ）工作面的压强比背面的压强大。 6． （ ）工作面的压强比背面的压强小。

7． （ ）有限多叶片叶槽内轴向旋涡的旋向与叶轮转动方向相反。 8． （ ）有限多叶片叶槽内轴向旋涡的旋向与叶轮转动方向相同。

9． （ ）相似的流体机械，其比转速相等；反过来，比转速相等的流体机械，则其性能

不一定相似。

10． （ ）比转速ns越大，高效率区越宽。 11． （ ）比转速ns越大，叶片的扭曲程度也越大。

12． （ ）当流体机械安装位置海拔高程越高，则流体机械允许的安装高度就越低。 13． （ ）当流体机械安装位置海拔高程越高，则流体机械允许的安装高度也就越高。 14． （ ）汽蚀比转速C较大的水泵，其抗汽蚀性能较好。 15． （ ）水力机械的汽蚀比转速C值愈小，其抗汽蚀性能越好。

16． （ ）给定流量等其它参数不变，控制在一定的限制范围内提高叶轮的转速，其叶片

进口的冲角将加大。

17． （ ）给定流量等其它参数不变，控制在一定的限制范围内提高叶轮的转速，其叶片

进口的冲角将减小。

18． （ ）所有叶片式流体机械的冲角是叶片进口安放角与进口相对流动角之差。 19． （ ）所有叶片式流体机械的冲角是叶片进口相对流动角与进口安放角之差。 20． （ ）以相对参数、无量纲参数和单位参数为变量所绘制的水泵的相对性能曲线、风

机的无量纲特性曲线以及水轮机的综合特性曲线是比转速ns的函数。

四、简答题

1. 水轮机为什么要有尾水管？

2. 水泵叶轮的转速n、叶轮的理论流量QT、叶片出口直径D2、叶片出口宽度b2、出口

安放角2、排挤系数2已知，试说明出口速度三角形的绘图步骤。

3. 试用速度三角形和欧拉方程分析说明：径流式叶轮，叶片有限多时的理论能头HT比叶

片无限多时的理论能头HT小。 4. 试用动量矩定量推导欧拉方程。

5. 试用速度三角形和欧拉方程分析说明：轴流式叶轮的叶片是扭曲的。

6. 作为综合相似判别数流体机械的比转速应具有唯一性，请具体说明有关规定。两台水轮

机相似，其比转速是否相等？为什么？

7. 作为综合相似判别数流体机械的比转速应具有唯一性，请具体说明有关规定。当一台水

泵的转速由n1变为n2时，该泵的比转速ns变不变，为什么？

8. 以直径D和转速n为变量，导出尺寸相差不大的两相似流体机械的流量

QP

和能头QM

HP

相似率。 HM

五、计算题

1. 某水轮机的额定转速为1450r/min，最优工况的扬程为50m，流量为1.36 m3/s，临界空

化余量为hcr=3.17m（空化安全余量K=0.5），最大流量工况hcr为10m，吸出管路的水力损失为0.6m，当地大气压力为10.36m，当地水的汽化压力为0.3m。试确定：最优工况的比转速nq、临界空化系数cr和最大流量工况的允许吸出高度Hg是多少？



nq

nqvH3/4



.361690.98

89.9 3/4

18.850

hcr3.17

0.0634 H50

列出水池面与水轮机出口断面

cr

pe

cs2

Hghw 2g

ps

ps

由汽蚀余量的定义



pecs2pvphaHghwv

2gpp

Hgehhwv



10(3.170.5)0.60.3 6.63

2. 离心泵装置如图向某压力水箱供水，已知箱中液面压力

出水管管路水力损失hs=3m，试求：

① 泵在该系统中运行，泵扬程H是多少米？（进水箱开敞，液面压力为大气压，进出水箱液面高差为2米。）

② 若泵进出口都装压力表，进口压力表读数为68.6 kPa，泵出口处压力表的读数p2为多少kPa？（设两表轴心与进出水管中心都在同一平面上，泵进、出口直径相同。）

p196.2kPa（表压），进

①

HEoEi

2

po0v0p

EoZoZh出

g2gg

piivi2

EiZiZ－h进

g2g

p

h出h进g

196.21000

2325

10009.81HZZ

②

H

popi

gg

pop

iHgg

popigH68.6259.8313.6kPa

3. 水轮机的流量qv=30m3/s，水轮机进口压力表的读数为pd3.234105N/m2，水轮机

出口真空表的读数为ps0.392105 N/m2，两表中心高差为Z=3m，进水管（压力表处）和排水管（真空表处）的直径分别为4.5 m和5 m，发电机功率表读数为Pd =9200kW，发电机效率为d0.92，求此时水轮机的轴功率、输入功率和水轮机的效率（忽略水轮机与发电机之间的传动损失，g9800 N/m3）。 水轮机的轴功率P

Pd

d



9200

10000kW 0.92

3.2341050.392105

H340m

98009800

输入功率gqvH9.8304011760kW 水轮机的效率

10000

0.85

11760

4. 某泵在大气压下抽送20˚C常温清水（

pv

，已知泵的转速n960r/min，吸0.24m）

g

ppa

10.32m）和拉萨（a6.64m）两地

gg

水管路水力损失为0.6m，试求在武汉（

该泵的允许安装高度[Hg]（原型泵的hr是通过尺寸小一倍的模型泵试验求得，模型泵的转速nm1450r/min，hrm2.1m，取原型泵的汽蚀安全余量K0.5m）。

1）由汽蚀相似律可得：

hrD1n296022

()(2)()1.753 hrmD1mnm1450

2

hr1.7532.13.68133.68m

取汽蚀安全量K＝0.5m，则有：

[h]hr0.5＝3.68+0.5=4.18m

2）将已知条件代入：

[Hg]=HaHV[h]hw

则有

[Hg]Ha0.244.180.6Ha5.02m

①在武汉

[Hg]Ha5.0210.325.025.30m

②在拉萨

[Hg]Ha5.026.645.021.62m

p41习题一：

二、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22.16104Pa，压力表中心高程Hm88.7m，压力表所在钢管直径D3.35m，电

站下游水位84.9m，流量qv33m/s，发电机功率Pg7410kW，发电机效率

g0.966，试求水轮机效率及机组效率。

解：

piici2

EiZi

g2g

qvpi22.16104433

3.744 Zi88.7，22.612，ci

23.352g10009.8D4

22

popoocooco

；而Zo84.9，=0，=0 EoZo

gg2g2g

3.7442

HEiEo88.784.922.6123.822.6120.71527.127m

29.8

水轮机的效率t

Pg/g

gqvH



7410/0.9667670.807

87.438%

9.83327.1278772.871

机组效率gt0.9660.8740.844

三、某泵装置中，进口管直径Ds150mm，其上真空表读数V6.66510Pa（500mmHg），出口管路直径Dp125mm，其上压力表读数p0.22MPa，压力表位置比真空表高1m，输送介质为矿物油，其密度900kg/m3，泵的流量为qv0.053m3/s，试求泵的扬程。

解：泵的扬程

4

6.6651040.2210610.053420.05342

HhVM1()()222g9009.89009.82g0.1250.15

1

17.55724.943(4.319)2(2.999)2

2g

17.55724.9430.49333.993

2

c2pcs



四、一台送风机的全压为1.96kPa，风量为40m3/min，效率为50％，试求其轴功率。

40

1.961000

qvp1.307103

P2.614103W

50%50%

p103习题二

四、轴流转浆式水轮机某一圆柱流面D1=2m，n=150r/min，在某一流量下cm=4m/s。试求： a)当叶片转到使b2=10°时，作出口速度三角形。此时转轮出口水流的动能是多少？其中相对于cu2的部分又是多少？

b)为了获得法向出口，应转动叶片使b2为多少？此时出口动能又为多少？

c)设尾水管回能系数v=0.85，且假定尾水管只能回收相应于cm2的动能，则上面两种情况下出口动能损失各为多少？ a)u2

D1n

60



2150

60

15.708m/s

cu2u2cmctg1015.7084ctg106.977m/s

22c2cu6.97724264.6798.042m/s 2cm

2c264.6793.300m 2g29.8

2cu6.97722

2.484m 2g29.8

b)b2arctg

4

14.287

15.708

2c242

0.816m 2g29.8

22

cuc2

c)回收的能量：v285%3.302.4840.321

2g2g

22

cuc2

损失的能量： 回收的能量3.30.3212.979或85%22.111

2g2g

42

15%0.122

2g

五、在进行一台离心泵的能量平衡实验时，测得下列数据：轴功率P=15kW；流量

qv=0.013m3/s；扬程H=80m；转速n=2900r/min；叶轮密封环泄漏量qv=0.0007m3/s；圆

盘摩擦功率Pr=1.9kW；轴承与填料摩擦功率Pm=0.2kW；另外给定了泵的几何尺寸：轮直径D=0.25m；出口宽度b2=6mm；叶片出口角b2=23°。试求： a)泵的总效率及水力、容积和机械效率。 b)叶轮出口速度三角形。（不计叶片厚度，cu1=0） c)滑移系数、反作用度

a)

gqvH

P



9.80.0138010.5056

0.7004

1515

M

P(PrPm)15(1.90.2)0.86

P15

qh

qv0.0130.95

qvqv0.0130.0007

0.7

0.857

Mq0.860.95

qvT0.0130.0007

2.992 m/s

D2b20.250.006



b)cm2

u2

D2n

60

0.252900

60

37.961m/s

c)cu2u2cm2ctg237.9612.992ctg2337.9617.04930.912

cu2

gH9.880

24.099 hu20.85737.961

1

cu230.91224.099

10.82 u237.961

22222

c2.531.562 cu2cm230.9122.992964

2

c22g

1

1

u2cu2g

31.562

10.589

237.96130.912

或

1

cu230.912

10.593 2u2237.961

p103习题四

四、一台泵的吸入口径为200mm，流量为qv=77.8L/s，样本给定Hv=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Hsz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Hsz值又为多少？

（注：80℃清水的pVa=47367.81Pa，g=9530.44N/m3） 1）列进水池面与泵进口断面

pepscs2

Hsz0Hs gg2g

papspapecs2

HsHszHs

gggg2gpepacs2

HszHsHs

gg2gcs

4qv477.8/1000

2.476 22

Ds0.2

2.4762

Hsz5.60.55.60.3130.54.787

2g

ppcs2pv

as 2）由汽蚀余量和真空度的定义：ha，Hs

2g

ps

cs2pv

 Hsha

2g

pa

cs2p[Hs][h]v

2g

pa

cs2pv [Hs][h]

2g

pa

[Hs][Hs]

pa

pa

pv

pv



[Hs]5.6

64922.3447367.81

10.330.24

9530.449530.44

5.66.8110.334.970.24 2.65

HsHsz



cs2pepa

Hs2.650.3130.53.463m gg2g

五、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hcr=3.17m，最大流量工况hcr为10.06m，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Hva=0.31m。试确定：

1）最优工况的比转速nq、空化比转速S、临界空化系数cr和允许的吸入高度是多少？ 2）最大流量工况的允许吸入高度是多少？ （提示：计算nq和S时应取总流量的二分之一）

1）nq

nqv/2H3/4



.36/21195.7259.9

71.2073/4

16.7923.6543

S

nqv/2

3/4

hcr



.36/21195.7

503.3 3/4

2.3763.17

cr

hcr3.17

0.0737 H43

列进水池面与泵进口断面

pe

cs2Hghw2g

ps

ps

由汽蚀余量的定义



cs2pvpphaeHghwv

2gpp

Hgehhwv



10.36(3.170.3)0.910.31

5.67

2）同前有

Hphh



e

g

w



pv



10.36(10.060.3)0.910.31

1.22