气体动力学试题

1、精品文档一、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2PV 2A22下，可以计算出流体在

2、 2-2 截面处的速度为：1 (A1)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

3、到，单纯的摩擦作用不可能使亚音速流变为超音速流， 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。.精品文档二、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

4、无关；（b） 也称为机械能形式的能量方程；（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

5、将增大；（d）马赫数将保持不变；.精品文档三、计算题：（共 60 分）180o 弯管，管道进口截面积是出口截1、（15分）不可压流体流过水平放置的面积的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： A1 =2A，A1、V1、 P1、求： F解：由连续性方程： V1 A1V2 A2A12V1所以： V2 V1 A2PP122由贝努力方程：21（ V2V1） 02得： P2P1（ V12V2 2） P13 V1222设弯管对水流的作用力为R，由动量守恒方程：P1 A1R P2A2（V2）V1 A1V1RP1A1P2 A2（

6、）V1A1 V2V1得：P A1（P3V2）（）2A2VA3V111111113 P A9V2 A211411水流对弯管的作用力为：392FR2 P1A14V1 A1方向与水流进口方向相同。2、（15 分）一绝热管道在直径 10cm处，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： D1 =10cm，V1=30m/s，P1=3atm，P2=1.5atm ，T2=200K求： qm、 Ma1、Ma2、D2.精品文档P130.41.4解：

7、由绝热过程方程得：T1（1）（243.8K1.5）T2 P2002qm1V1 A1P1V1 D123* 1.013* 105 * 30* 0.124RT14 * 287* 243.81.023Kg / sMa1V1300.0959RT11.4 * 287 * 243.8P由 Ma10.0959查表得：10.9935P*计算得：P2P2* P11.5 * 0.99350.4968P*P1 P*3查表得： Ma 21.051由流量关系得：A1q（1） A2q（2）D2D1q（ 1）0.16484.06cmq（0.1*0.9982）3、（ 20 分）拉瓦尔喷管喉部最小截面积为4*10-426.76*

8、10-4m，出口截面的面积为25288K，求：当进口m，喷管周围的大气压力为1*10 Pa，喷管进口气流总温为气流总压为 1.5*10 5Pa 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 =4*10-42-4 25*5m， A =6.76*10m，P =1*10Pa，T=288K，P=1.5*10 Pateb11求： Mae、qm、AS解：首先确定三个划界限反压：A4*10 4由：t6.76* 10 40.592q（ e）Ae.精品文档查表得：（）0.402，（）1.6

9、3，（）0.9088，（）0.129e sube supesube sup所以： PP *（）5* 0.90885Pab11e sub1.5 * 101.36 * 10PP *（）1.5 * 105 * 0.1290.19* 105 Pab31e sup查表得： Pb24.4693所以： Pb 24.4693* 0.19* 1050.86 * 105 PaPb3由于 Pb1PbPb2，所以喷管内扩张段会产生激波，Pe由流量关系： qmKP*AtKP1e Ae y（ e）T *T*1e得： y（ e）P *A1.5* 1051t1*105* 0.592 0.888PeAe查表得： Ma e 0.

10、5P *21P*qm KAt） 1At1（1*R1*T1T11.4（ 22 .41.5* 105）0.4*40.143Kg / s287*288* 4*102.4下面确定激波位置：P*P*由流量关系： qmK1AtKeAeq（ e）T *T*1e得：P *A4*1040.79etP1*Aeq（ e） 6.76 * 10 4 * 0.75PbT1*Te*.精品文档查表得激波前马赫数： Ma S1.8273P *P*再由流量关系： qmK1AtKSAS q（S）T *T*1e得： A11* 4 *104A5.88* 10 4 m2Sq（ S） t0.68064、（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，3测得润滑油流量为80cm/s ，沿程阻力为 30m油柱高，试求油的运动粘性系数。3已知： D=1cm，L=5m，qV=80cm/s ， h=30m 求：解：润滑油的流速：VqV4