气体动力学试题.doc

1、一、简答题：（共 20 分，每小题 4 分）1、何谓流线和迹线？各有何特点？答：流线是在某一瞬间，将流场中各点的流体微团的运动方向连接而成的一条光滑曲线。迹线是流体微团运动的轨迹线。流线具有以下特点： 流线上各点的切线方向为该点流体微团的速度方向； 一般情况下，流线彼此不相交； 流体微团不会跨越流线流动； 在不定常流中，流线和迹线一般不重合；在定常流中，二者必然重合。迹线只随流体微团的不同而不同，与时间无关。2、说明不可压流的流速如何测量？写出所用公式。答：用先渐缩后渐扩的文特利管分别测量管道两个面积不同截面的压力，在已知流体密度和两个截面面积情况下，可以计算出流体在 2-2 截面处的速度为：

2、3、马赫波与激波的形成有何不同？气流穿过马赫波和激波的总参数及熵的变化有何特点？答：马赫波是微弱扰动在超音速气流中的传播形成的。激波是超音速气流中n 道微弱压缩波叠加在一起形成的。气流穿过马赫波后总温、总压不变，是等熵过程。气流穿过激波后总温不变，总压下降，是熵增过程。4、何为范诺线？由范诺线可以得到摩擦管流的哪些特性？ 答：范诺线是摩擦管流中给定总焓和密流情况下作出的等截面管流的焓-熵曲线。由范诺线可以得到 Ma 数在不同范围时焓和熵的变化关系：Ma 数小于 1时，焓随熵的增加而减小；Ma 数大于 1 时，焓随熵的增加而增大。另外，由范诺线也可以看到，单纯的摩擦作用不可能使亚音速流变为超音速

3、流，也不可能使超音速流变为亚音速流。最终的趋势都是临界状态。5、体流过管路的损失有几种？如何减小各种损失？答：有沿程损失和局部损失。减小摩擦、减小管长及加大管径可减少沿程损失；减缓管截面变化、弯管加导流片等可减少局部损失。)(12APV二、多项判断题，将正确答案填在括号中：（共 20 分，每小题 4 分）1、流体的流线 （ b，d ）（a） 只在采用拉格朗日法表示流体微团运动时才采用；（b） 只在采用欧拉法表示流体微团运动时才采用；（c） 只随流体微团不同而变化，与时间无关；（d） 随时间不断发生变化；2、贝努利方程 （ b，d ）（a） 与能量方程无关；（b） 也称为机械能形式的能量方程；（

4、c） 仅用于不可压缩流体；（d） 既可用于不可压缩流体，也可用于可压缩流体；3、可压缩流体在收缩-扩张管道中流动，并出现壅塞时， （ b，d ）（a） 收缩段中的流动始终是超声速的；（b） 扩张段可能出现正激波；（c） 正激波的位置与反压无关；（d） 喉部压力与入口压力之比与流动的几何形状无关；4、等面积管道中，具有摩擦的绝热亚音速流动，沿流向 （ c，d ）（a）温度将升高；（b）总温下降；（c）总压下降；（d）极限马赫数是 1；5、理想气体在无摩擦等面积管道中作绝热流动， （ b，d ）（a）沿流向压力一定减小；（b）速度将保持不变；（c）熵将增大；（d）马赫数将保持不变；三、计算题：（共

5、 60 分）1、 （15 分）不可压流体流过水平放置的 180o弯管，管道进口截面积是出口截面积的 2 倍，若忽略流动过程的摩擦损失，且已知进口截面的面积 A1、流速V1、压力 P1、密度 ，求流体作用在弯管上的力。已知：A 1=2A2，A 1、V 1、P 1、求：F解：由连续性方程： 所以：2A12VA由贝努力方程： 0112）（ VP得： 2123VP）（设弯管对水流的作用力为 R，由动量守恒方程： ）（ 1212VAA得： 121 11492333AVPR）（）（ ）（水流对弯管的作用力为： 121492AVPRF方向与水流进口方向相同。2、 （15 分）一绝热管道在直径 10cm 处，

6、空气流速为 30m/s，压力为 3atm。在下游某截面处压力为 1.5atm，温度为 200K。试求空气质量流量、两个截面的马赫数和管道下游截面处的直径。空气的 =1.4，R=287J/Kg.K。已知：D 1=10cm，V 1=30m/s，P 1=3atm，P 2=1.5atm，T 2=200K求：q m、Ma 1、Ma 2、D 2解：由绝热过程方程得： KPT8.2435.120.12）（）（ sgRVPAqm /.8.43*70.345119.82*7.TMa由 查表得： 095.135.01P计算得： 4968*12*P查表得： 05.2Ma由流量关系得： ）（）（ 21qAcmqD06

7、.498.*.0212 ）（ ）（ 3、 （20 分）拉瓦尔喷管喉部最小截面积为 4*10-4m2，出口截面的面积为6.76*10-4 m2，喷管周围的大气压力为 1*105Pa，喷管进口气流总温为 288K，求：当进口气流总压为 1.5*105Pa 时，喷管出口处气流的 Ma 数、空气流量以及管中有激波时激波的位置。流量公式中的系数 K=0.0404,空气绝热指数为=1.4，气体常数 R=287J/Kg。已知：A t=4*10-4m2，A e=6.76*10-4m2，P b=1*105Pa，T 1*=288K，P 1*=1.5*105Pa求：Ma e、q m、A S解：首先确定三个划界限反压

8、：由： ）（ eet qA592.01*76.4查表得： ， ， ，.sub）（ 63.1sup）（ 908.sube）（29.0p）（ e所以： PaPsubeb 55*1 1*6.908.*.）（eb 5sp3 1205.）（ 查表得： 所以：4693.2b aPb 510*86.9.0*463.由于 Pb1PbPb2，所以喷管内扩张段会产生激波， beP由流量关系： ）（etmyATKq*1*1eT得： 8.0592.0.eteAPy）（ 查表得： 5.0MasKgATPRATKq ttm /143.0*428105.*4.287.12*1*.02 ）（ ）（ 下面确定激波位置：由流量关

9、系： ）（ eetmqATPKq*1得： 79.05.76.4*1 ）（ eteAP查表得激波前马赫数： 8231SMa再由流量关系： ）（ SeStmqATPKq*1得： 244108.560.1mAtS）（ 4、 （10 分）在管径 D=1cm，管长 L=5m 的圆管中，冷冻机润滑油作层流运动，测得润滑油流量为 80cm3/s，沿程阻力为 30m 油柱高，试求油的运动粘性系数。已知：D=1cm，L=5m，q V=80cm3/s，h=30m求：解：润滑油的流速： scmAq/102*84由沿程阻力公式： VDLfP得沿程阻力系数为： 13.02.1*5389224 LhgVLf又层流运动时： VDf64Re所以运动粘性系数为： ScmfD/8.1*023.1642