上學(xué)期流體力學(xué)作業(yè)題分享版

1、流體力學(xué)、流體機械1、流體力學(xué)所涉及地四個基本單位P3 力學(xué)流體力學(xué)采用國際單位制 V 即 SI 制）.SI 單位制中，涉及四個基本單位：質(zhì) 量、長度、時間和 熱力學(xué)溫度 簡稱溫度） .2、 絕對壓力、相對壓力定義P31 力學(xué)流體靜壓力有兩種表示方法 ,第一 ,絕對壓力是以絕對真空為零點算起地壓 力 ,它反映流體分子運動地物理本質(zhì),第二 ,項目上測壓儀表在當(dāng)?shù)卮髿鈮合碌刈x數(shù)為零 ,儀表上地讀數(shù)只表示流體壓力比當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Ω呋蛘叩偷財?shù)值 ,這種以大氣壓為零點算起地壓力,稱為相對壓力 ,也稱表壓力 .3、 泵與風(fēng)機地技術(shù)特性、參數(shù)各有哪些？寫出具體地含義P8、9 機械 泵地特性參數(shù)：1）流量 Q,

2、單位時間內(nèi)通過泵地液體體積叫泵地流量，又稱排量，單位為m3/s 或 m3/h；2）揚程 H, 單位重量地液體在泵內(nèi)所獲得地總能量叫泵地揚程,單位為m；3）轉(zhuǎn)速 n ,泵葉輪每分鐘旋轉(zhuǎn)周數(shù)叫轉(zhuǎn)速 ,單位為 r/min ；4）功率 ,泵功率有軸功率和有效功率之分,1軸功率 N,原動機傳給泵軸上地功率，單位為 W 或 kW2有效功率 Na, 單位時間內(nèi)液體自泵所獲得地實際能量叫泵地有效功率 , 單位為W 或 kW,其表達式為 Na=丫 HQ 式中丫 -泵內(nèi)液體地重度，N/m3,H-泵 地揚程 ,m,Q-泵地流量 ,m3/s ；5）效率n,泵地有效功率與軸功率之比稱為效率,其表達式為n=Na/N=Y

3、QH/IN6）允許吸上真空度 Hs,這個參數(shù)表示泵地吸液能力，單位為 m； 風(fēng)機地特性參數(shù)：1）流量 Q,單位時間內(nèi)通過風(fēng)機地氣體體積叫風(fēng)機地流量，又稱風(fēng)量，單位為 m3/s 或 m3/h；2）全壓 P,單位體積地氣體在通風(fēng)機內(nèi)所獲得地總能量叫通風(fēng)機全壓，單位為 Pa；3）轉(zhuǎn)速 n,風(fēng)機葉輪每分鐘旋轉(zhuǎn)周數(shù)叫轉(zhuǎn)速，單位為 r/min ;4）功率 ,通風(fēng)機功率有軸功率和有效功率之分,1軸功率 N,原動機傳給通風(fēng)機軸上地功率，單位為 W 或 kW2有效功率 Na,單位時間內(nèi)氣體自風(fēng)機所獲得地實際能量叫風(fēng)機地有效功率，單位為 W 或 kW,其表達式為 Na=PC 式中 P-風(fēng)機地全壓,Pa,Q-風(fēng)機地

4、風(fēng)量 ,m3/s ；5）效率n,風(fēng)機地有效功率與軸功率之比稱為風(fēng)機地效率，其表達式為n=Na/N=PQ/N.4、 離心式水泵中流體質(zhì)點是如何運動地？P11 機械 離心式水泵當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時 ,流體從軸線方向進入葉輪 ,然后在葉輪內(nèi)轉(zhuǎn)為徑 向流出 .5、 水泵或風(fēng)機地性能曲線是如何獲得地？通過實驗）6、 按性質(zhì)分 ,作用于流體表面上地有哪些？寫出具體含義P19、20 力學(xué)無論是靜止或運動地流體都受到外力地作用.作用于流體上地力按其性質(zhì)可分為表面力和質(zhì)量力兩類 .1）表面力 .表面力指作用在所研究地流體表面上地力.它是由所研究流體地表面與相接觸地物體地相互作用而產(chǎn)生地.習(xí)慣上把流體地內(nèi)法向應(yīng)力稱作流體

5、壓力 .流體壓力表征地是作用在流體單位面積上法向力地大小 . 2）質(zhì)量力 .質(zhì)量力是流體質(zhì)點受某種力場地作用力 ,它地大小與流體地質(zhì) 量成正比 .習(xí)慣上用單位質(zhì)量流體地質(zhì)量力地概念來表示質(zhì)量力簡稱單位質(zhì)量力） ,用 X、Y、Z 表示單位質(zhì)量力在直角坐標(biāo)中地分量 .7、 水泵或風(fēng)機地工況點是如何定義地？P123 機械水泵地壓頭特性 曲線與 管路特性曲線有一交點 ,這就是水泵地工作點 ,簡稱 工況點 .8、 粘性流體地流動阻力有哪些？具體寫出其含義P142 力學(xué)流體都具有粘性 ,為克服因粘性引起地阻力 ,粘性流體在流動過程中必然要 損耗部分能量 ,稱為能量損失 ,或阻力損失 .根據(jù)成因不同 ,可見

6、粘性流體所 受地阻力分為兩類 ,第一 ,嚴懲阻力 ,指流體在過流斷面沿程不變地均勻流道 中所受地流動阻力 ,也就是發(fā)生在緩變流中地流動阻力.因沿程阻力所造成地能量損失稱為沿程損失 .第二 ,局部阻力及局部損失 .局部阻力是指流體流 過局部裝置時 ,因流體與壁面地沖擊和流體質(zhì)點之間地碰撞而形成地阻力,也就是發(fā)生在急變流中地阻力.因局部阻力造成地能量損失稱為局部損失.9、 同型號水泵串、并聯(lián)后各有哪些特點？P132、 134 機械 流量和揚程地聯(lián)系） 當(dāng)單臺水泵在管路上工作地流量或揚程不能滿足排水需要時 ,可以采用兩臺或多臺水泵聯(lián)合工作地方法解決.聯(lián)合工作地方法有串聯(lián)和并聯(lián)兩種.1）兩臺或兩臺以上

7、水泵順次連接,前一臺水泵向后一臺水泵進水管供水,稱為水泵地串聯(lián)工作 .前一臺水泵地出口與后一臺水泵地進口直接連接,稱為直接串聯(lián)工作 .若前一臺泵地出水口與后一臺泵地進水口中間有一段管 子連接則稱為間接串聯(lián).特點：兩臺水泵通過地流量相等，并且等于管道 中地流量，串聯(lián)后地等效泵地揚程為兩臺水泵地揚程之和，水泵串聯(lián)工作后 ,可以增加揚程 ,所以水泵串聯(lián)常用于單臺泵揚程不能滿足需要地場合,當(dāng)前一臺泵地揚程排至后一臺時,應(yīng)還有剩余揚程 ,否則不能進行正常工作，一般串聯(lián)各泵選用型號相同或特性曲線相近地水泵.否則因為串聯(lián)時兩泵流量相同 ,流量較大地水泵必然在低流量下工作,不能發(fā)揮其效能 ,因而很不經(jīng)濟,串聯(lián)

8、工作時，若有一臺泵發(fā)生故障，整個系統(tǒng)就得停止工作； 2）并聯(lián)工作 ,兩臺或兩臺以上地泵同時向一條管路供水時稱為并聯(lián)工作.特征：并聯(lián)等效泵地流量等于兩臺水泵地流量之和，水泵并聯(lián)后可以增加流量 ,所以 ,并聯(lián)一般用于一臺水泵地流量不能滿足要求或流量變化較大 地場合，等效揚程和每臺泵地揚程相等，兩臺泵并聯(lián)后，通過管路地總流量增加,則管路阻力增大，因而每臺泵地流量有所下降，管道阻力愈小，管道特性曲線愈平緩 ,并聯(lián)效益愈高 ,所以管道特性曲線較陡時 ,不宜采用水泵 并聯(lián)工作,兩臺或多臺水泵并聯(lián)時，各水泵應(yīng)有相同或相近地特性，特別是泵地揚程范圍應(yīng)大致相同 ,否則揚程較高地失敗將不能充分發(fā)揮其效能.10、空

9、壓機指示功率 P254 機械 生產(chǎn)壓縮空氣地機器稱為空氣壓縮機 105.13、泵與風(fēng)機地性能測定中 ,性能曲線有哪些？ P149 機械 水泵性能測試是測 定其特性曲線 ,即揚程 特性曲線、功率特性曲線和效率 特性曲線 .14 、度量流體粘性地物理量有哪些？P13 力學(xué)度量粘性大小地物理量有兩個 ,第一 ,表征流體動力特性地粘度稱為動力粘 度，用卩表示，卩=T/（du/dy ;第二，表征流體運動特性地粘度稱為運動粘 度，用V表示,V=卩/p.15、總流按其邊界性分為哪些流動P66 力學(xué)流動邊界內(nèi)所有流束地總和稱為總流.總流按其邊界性質(zhì)不同可分為三類,第一 ,邊界全部是固體地稱為有壓流 ,特點是流

10、體主要是依靠壓力推動地 ,第 二 ,總流邊界部分是固體 ,另一部分是氣體時稱為無壓流 ,特點是流體地流動 是靠重力實現(xiàn)地 ,第三 ,總流地邊界不與固體接觸時稱為射流,靠消耗自身地動能來實現(xiàn)流動 .16 、離心式水泵葉輪葉片安裝形式有哪些？并比較其獲得理論、壓頭地大小 P15 機械17 、流體靜壓地特點 P21 力學(xué)當(dāng)流體處于靜止或相對靜止時 ,流體地表面力稱為流體靜壓力 . 流體地靜壓力具有兩個重要特性：第一 ,流體靜壓力地作用方向總是沿其作用面地內(nèi)法線方向;第二 ,在靜止流體中任意一點壓力地大小與作用地方位無關(guān),其值均相等 .18、流體在離心式、軸流式風(fēng)機中地流動方向徑向進、軸向進、軸向出）

11、1當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時 ,流體從軸線方向進入葉輪 ,然后在葉輪內(nèi)轉(zhuǎn)為徑向流出 .葉輪中地流體質(zhì)點在流道中地運動是一種復(fù)合運動,它一方面隨葉輪地旋轉(zhuǎn)作圓周運動 ,即牽連運動 ,另一方面在流道中作相對于葉片地相對運動.2根據(jù)圓柱層無關(guān)性假設(shè) ,軸流式風(fēng)機葉輪中流體質(zhì)點是以葉輪軸線為中 心地圓柱面上地流動 ,且 相鄰各圓柱面 上流體質(zhì)點地運動互不相關(guān) .在葉輪 地流動區(qū)域內(nèi) ,流體質(zhì)點不存在徑向分速度 .19 、名詞解釋：等壓面 P25 力學(xué)在平衡流體中，壓力相等地各點所組成地面稱為等壓面，特性：在平衡地流體中 ,通過任意一點地等壓面 ,必與該點所受地質(zhì)量力互相垂直; 當(dāng)兩種互不相混地液體處于平衡時,它們地

12、分界面必為等壓面 .水力最佳斷面 P221 力學(xué)當(dāng)水力坡度 i、過流面積 A 以及壁面狀況一定時,明渠地過流能力只與水力半徑 R,即斷面地形狀有關(guān).我們將 i 和 A 一定時,過流能力最大地 斷面稱為水力最佳斷面 .流線 P65 力學(xué)在流場中作一條曲線 ,于 t0時刻在流場中任取一點1,設(shè)該點地速度為u1,沿 u1 方向在距 1 點為 11 處取另一點 2 同一時刻,2 點地速度為 u2, 如此下去 , 可得 3、4、5 各點 , 將各點依序連接起來便得到一條折線 , 當(dāng) 各點之間地距離都趨近于零時 , 折線就變成一條光滑曲線 , 這條曲線就 稱為流向 . 所以 , 流線是同一時刻流場中連續(xù)各

13、點地速度方向線 . 特點： 非定常流動時 , 流線地形狀隨時間改變 , 定常流動是 , 其形狀不隨時間 改變 . 此時 , 流線與跡線重合 ,流體質(zhì)點沿流線運動 . 流線是一條光滑 曲線 . 流線之間不能相交 . 如果相交 ,交點地速度必為零 .揚程 P8 機械揚程 H, 單位重量地液體在泵內(nèi)所獲得地總能量叫泵地揚程,單位為m；全壓 P8 機械全壓 P,單位體積地氣體在通風(fēng)機內(nèi)所獲得地總能量叫通風(fēng)機全壓，單位為 Pa；流量 P8 機械流量 Q,單位時間內(nèi)通過風(fēng)機地氣體體積叫風(fēng)機地流量，又稱風(fēng)量，單位為 m3/s 或 m3/h；流量 Q,單位時間內(nèi)通過泵地液體體積叫泵地流量，又稱排量，單位為m3

14、/s 或 m3/h；定常流動 P63 力學(xué) 流場中各點地流動參數(shù)與時間無關(guān)地流動稱為定常流動 .定常流動中 , 速度、壓力等只是空間坐標(biāo)地函數(shù) .非定常流動 P63 力學(xué) 流場中各點地流動參數(shù)隨時間變化地流動稱為非定常流動.非定常流動中 ,速度、壓力等是空間坐標(biāo)和時間地函數(shù) .無壓流動 P66 力學(xué)流動邊界內(nèi)所有流束地總和稱為總流 .總流邊界部分是固體 ,另一部分 是氣體時稱為無壓流 ,特點是流體地流動是靠重力實現(xiàn)地.射流 P66 力學(xué)流動邊界內(nèi)所有流束地總和稱為總流 .總流地邊界不與固體接觸時稱為射 流 ,靠消耗自身地動能來實現(xiàn)流動.膨脹性 P8 力學(xué) 流體受熱體積增加地性質(zhì)稱為膨脹性 .膨

15、脹性地大小用膨脹系數(shù)來度量.壓縮性 P7 力學(xué) 液體受壓體積減小地性質(zhì)稱為壓縮性 .壓縮性地大小用壓縮系數(shù)來度 量.有壓流動 P66 力學(xué) 流動邊界內(nèi)所有流束地總和稱為總流 .邊界全部是固體地稱為有壓流 ,特點 是流體主要是依靠壓力推動地 .跡線 P64 力學(xué)跡線就是流體質(zhì)點地運動軌跡 ,跡線只與流體質(zhì)點有關(guān) ,對不同地質(zhì)點 , 跡線地形狀可能不同 .但對一確定地質(zhì)點而言 ,其跡線地形狀不隨時間變 化.液體相對平衡 P36 力學(xué)所謂液體相對平衡 ,就是指液體質(zhì)點之間沒有相對運動 ,但盛裝液體地 容器卻對地面上地固定坐標(biāo)系有相對運動地平衡.包括水擊 P207 力學(xué)在有壓管路中流動地液體 ,如因某

16、種原因 如閥門突然關(guān)閉 ,水泵突然 停轉(zhuǎn)等）使其速度瞬間改變 ,必然引起管中液體地壓力急劇變化 .對管路 或其它關(guān)鍵來說 ,液體壓力地交替巨變好比使它們受到了液體地錘擊 .我 們把管路中因某種原因使液體壓力交替劇變這一現(xiàn)象稱為水擊錘擊 ,簡 稱水擊 .汽蝕 P124 機械水泵在運轉(zhuǎn)時 ,若因為某些原因而使泵內(nèi)局部位置地壓力降到低于水 在相應(yīng)溫度地飽和蒸汽壓時 ,水就會發(fā)生汽化 ,從水中離析出大量氣泡 . 隨著水地流動 ,低壓區(qū)地這些氣泡被帶到高壓區(qū)時,會突然凝聚 .氣泡重新凝結(jié)后 ,體積突然收縮 ,便在高壓區(qū)出現(xiàn)空穴 ,于是四周地高壓水以很 大地速度去填補這種空穴 ,這時產(chǎn)生巨大地水擊沖擊 .

17、此時水地動能變?yōu)閺椥宰冃文?,因為液體變形很小 ,根據(jù)觀察資料表明 沖擊變形形成地壓力可高達幾百兆帕 .在壓力升高后 ,緊接著彈性變形能又轉(zhuǎn)變成動能, 此時壓力降低 ,這樣不斷循環(huán)往復(fù) ,直至把沖擊能轉(zhuǎn)變成熱能等能量耗盡為止.當(dāng)這種氣泡產(chǎn)生在金屬表面時 ,就會破壞金屬表面 .液體以這種方式對固體表面產(chǎn)生地 破壞現(xiàn)象稱為汽蝕 .明渠均勻流 P212 力學(xué) 明渠流是液體在渠槽中靠自身重力作用而產(chǎn)生地一種流動.明渠流區(qū)別于管流之處在于 ,明渠流屬于無壓流 ,具有自由面 ,且自由門上地相對壓力等于 零 .但明渠流也屬于總流 ,因而具有總流地特點 .渠槽斷面地形狀及渠槽坡度 沿程不變地定常明渠流 ,即明

18、渠定常均勻流 ,簡稱明渠均勻流 . 20、水泵工況點調(diào)節(jié)方法P136-139 機械 水泵在確定地管路系統(tǒng)工作時 ,一般不需要調(diào)節(jié) ,但若選擇不當(dāng) ,或運行時條 件發(fā)生變化 ,則需要對其工況點進行調(diào)節(jié) .因為工況點是由水泵地揚程特性 曲線與管路特性曲線地交點決定地 ,所以要改變工況點 ,就可以采用改變管 路特性或改變泵地揚程特性地方法來達到 .第一 ,節(jié)流調(diào)節(jié) .當(dāng)把排水閘閥關(guān)小時 ,因為在管路中附加了一個局部阻力 , 則管路特性曲線變陡 .閘閥關(guān)得越小 ,附加阻力越大 ,流量就變得越小 ,這種 通過關(guān)小閘閥來改變水泵工況點位置地方法 ,稱為節(jié)流調(diào)節(jié) .第二 ,減少葉輪數(shù)目 .多級泵由多個葉輪串

19、聯(lián)而成 ,其揚程可依據(jù)水泵串聯(lián)工 作地理論來確定 .因此 ,多級泵地揚程是單級葉輪地揚程乘以葉輪個數(shù),當(dāng)泵地揚程高出實際需要揚程較多時 ,可采用減少葉輪數(shù)調(diào)節(jié)泵地揚程 ,使其進 入工業(yè)利用區(qū)進行有小弟工作 .為適應(yīng)使用需要 ,往往采用拆除葉輪地辦法 來解決 .第三 ,削短葉輪直徑 .在保持轉(zhuǎn)速不變地情況下 ,由比例定律知 ,削短葉輪直 徑后 ,將使泵地揚程、流量和功率減小 ,從而使特性曲線改變 ,則工況點也發(fā) 生相應(yīng)地變化 .在單級泵中使用這種方法可以擴大一種泵地應(yīng)用范圍.21、水泵能量損失包括哪些？ P22 機械 離心式泵或風(fēng)機工作時有各種損失 ,按其產(chǎn)生原因不同可分為：第一 ,水力 損失

20、,流體經(jīng)泵或風(fēng)機時 ,用于克服沿程阻力和轉(zhuǎn)彎、流道斷面收縮及擴 大、沖擊葉片等局部阻力所消耗地能量稱為水力損失 .水力損失地大小與 過流部件地幾何形狀、壁面粗糙程度以及流體地粘性有關(guān).按其損失形式地不同又分為，摩擦損失 Hf,指流體在葉輪和其它通流部件中地沿程損 失及流體經(jīng)葉輪葉道入口、出口流道拐彎或流道截面擴大或縮小處地局 部阻力損失 ,摩擦損失地大小基本上正比于流量地平方 ,流量為零時損失也 為零，沖擊損失 Hd,指流體流經(jīng)葉輪地葉片入口時，對葉片沖擊引起地 渦流損失 .當(dāng)流體進入葉道地速度方向和葉片入口方向不一致時,就要出現(xiàn)這種損失 ,第二 ,容積損失 ,葉輪工作時 ,離心式泵和風(fēng)機內(nèi)總

21、存在壓力較高 地區(qū)域和壓力較低地區(qū)域 .同時因為結(jié)構(gòu)上有運動件和固定件 ,這兩種部件 之間必然存在縫隙 ,這就使部分流體從高壓區(qū)通過縫隙泄漏到低壓區(qū)或大 氣中 ,這部分回流到低壓區(qū) 或大氣）地流體在流經(jīng)葉輪時 ,顯然也已從葉 輪中獲得能量 ,但未能有效利用 .因此 ,這部分回流地流體稱為容積損失 .容 積損失地大小取決于固定部件與運動部件間地密封性能和縫隙地集合形 狀；第三 ,機械損失 ,泵或風(fēng)機地機械損失包括軸承和軸封地摩擦損失以及 葉輪轉(zhuǎn)動時其外表與機殼內(nèi)流體之間發(fā)生地所謂圓盤摩擦損失.這些損失使原動機傳給泵或風(fēng)機地輸入功率減少 ,即軸功率不能全部通過葉輪傳給流體 .22、離心式水泵工作原理 ,軸流式風(fēng)機工作原理 .第一 ,以單級單吸離心式水泵為例 ,水泵由葉輪、主軸、機殼等組成.當(dāng)葉輪隨主軸旋轉(zhuǎn)時 ,葉片間地液體也隨葉輪旋轉(zhuǎn)而獲得能量,從葉片之間地開口處甩出 ,進入機殼 ,通過出液口排出 .葉片間液體被甩出后 ,葉輪中信部分地 壓力就要降低 ,當(dāng)壓力降低到能將外部液體吸入時,吸入地液體就能從軸線流入葉輪 .葉輪持續(xù)旋轉(zhuǎn) ,就能連續(xù)輸出有壓液體 .第二 ,軸流式風(fēng)機地主要零部件也是葉輪、主軸和機殼,葉輪由輪轂和葉片組成 .當(dāng)主軸帶