暖通空调与动力专业基础-4

1、解析： 解析 由格拉晓夫数 G r 定义，。l 为壁面定型尺寸， m； t 为流体与壁面温度差， 为流体容积膨胀系数， 1/K ； g 为重力加速度， m/s ； v 为运动黏度， m 2 /s 。A6. 存在一无旋流动u z =0 ，求其势函数。暖通空调与动力专业基础 -4（ 总分： 100.00 ，做题时间： 90 分钟 ）一、 单项选择题 （ 总题数： 50，分数： 100.00）1. 流动是有旋还是无旋的，是根据下列哪项决定的 ?（分数： 2.00 ）A. 流体微团本身是否绕自身轴旋转 B. 流体微团的运动轨迹C. 流体微团的旋转角速度大小D. 上述三项解析： 解析 对于 C，判断流动

2、有旋无旋应是流体微团的旋转角速度是否为零而不是大小。2. 在舒适性空调中，送风通常为贴附射流，贴附射流的贴附长度主要取决于 。（分数： 2.00 ）A. 雷诺数B. 欧拉数C. 阿基米德数 D. 弗诺得数解析： 解析 阿基米德数表征浮力与惯性力的比值，用以判别因密度差造成的流体运动。3. 在环流中，以下哪项作无旋流动 ?（分数： 2.00 ）A. 原点B. 除原点外的所有质点 C. 边界点D. 所有质点解析： 解析 环流流场： u r =0 ，原点 0 为奇点，除原点外，各流体质点均无旋转角速度。4. 下面关于流函数的描述中，错误的是 。（分数： 2.00 ）A. 平面流场可用流函数描述B.

3、只有势流才存在流函数 C. 已知流函数或势函数之一，即可求另一函数D. 等流函数值线即流线解析： 解析 流函数存在的条件是平面不可压缩流体流动。5. 温度为 50%、直径为 0.2m 的水平圆柱与 20的空气之间进行自然对流传热，若空气的运动黏度取 16.96×10 -6 m 2 /s ，则格拉晓夫数为 。（分数： 2.00 ）A. 26.6 ×106 B. 26.6 ×107C. 23.6 ×107D. 23.6 ×106B分数： 2.00 )A.B. C.D.解析： 解析 由势函数与速度的关系，代入已知量有整理的积分得 ，差一个常数不影响流

4、场性质，故7. 已知平面无旋流动的速度势为 =2xy ，则流函数为 （分数： 2.00 ）A. =x2-y2+CB. =1/2(x2-y2)+CC. =y2-x2+C ，得 =y2-xD. =1/2(y2-x2)+C解析： 解析 由势函数、流函数与速度的关系有2 +c 。8. 已知流速场 u x =-ax ，u y =ay ， u z =0 ，则该流速场的流函数为 A =2axyB =-2axyCD分数： 2.00 )A.B. C.D.解析：解析 由 d=u x dy-u y dx代入 u x、u y，有 d=-axdy-aydx=-a(xdy+ydx)=-ad(xy)，故 =-axy9. 流

5、速场的势函数 =5x 2 y 2 -y 3 ，则其旋转角速度 。(分数： 2.00 )A. z=0 B. z=-10xyC. z=10xyD. z=y10. 在速度为 v=2m/s 的水平直线流中，在 x 轴下方 5 个单位处放一强度为 3 的汇流，则此流动的流函数为A（分数： 2.00 ）A. B.C.D.解析： 解析 这是势流叠加，水平直线流沿 x轴方向，其流函数 1 =2y ；汇点在（0，-5） 的点汇，其流函数 ，叠加后的流函数 = 1 + 2 。11. 下列说法中错误的是 。（分数： 2.00 ）A. 平面无旋流动既存在流函数也存在势函数B. 环流是圆周运动，不属于无旋流动 C. 无

6、论是源流还是汇流均不存在旋转角速度D. 均匀直线流动中，流速为常数解析： 解析 此题欠严谨。 按题意 B 选项有明显错误， 环流是无旋流， 是否无旋流不在乎质点运动的轨迹， 而是看质点是否绕自身轴旋转，角速度是否为零。这里 A 也有问题，无旋流存在势函数，平面不可压缩流 才存在流函数。对于 D 选项，速度是时间和空间的函数，均匀直线流表明流速不随空间变化，但可以随时 间变化，比如活塞中的流体流速。12. 音速是弱扰动在介质中的传播速度，也就是以下哪种微小变化以波的形式在介质中的传播速度?（分数： 2.00 ）A. 压力 B. 速度C. 密度D. 上述三项解析： 解析 介质中某处受外力作用，压力

7、发生变化，即为压力扰动，压力扰动以波的形式向周围传播。 音速就是微小的压力扰动在介质中的传播速度。13. 关于气流与断面的关系，下列哪一说法是错的?（分数： 2.00 ）A. 在超音流速中，流速随断面面积的增加而增加B. 一股纯收缩的亚音速气流不可能达到超音速流动C. 只有先收缩到临界流之后再逐渐扩大的气流才能达到超音流速D. 所有亚音速气流通过拉伐尔 （Laval） 喷管都能达到超音速 解析： 解析 亚音速气流通过拉伐尔 （Laval） 喷管在其最小断面处达到音速进入扩展段才可能达到超音速， 因此，亚音速气流通过拉伐尔管达到超音速是必要条件，不是充分条件。14. 喷气式发动机尾喷管出口处，燃

8、气流的温度为873K，流速为 560m/s ，蒸汽的等熵指数 K=1.33 ，气体常数 R=287.4J/（kg ·K），则出口燃气流的马赫数为 。（分数： 2.00 ）A. 0.97 B. 1.03C. 0.94出口的马赫数D. 1.06解析： 解析 出口音速15. 对于喷管气体流动，在马赫数 M>1 的情况下，气流速度随断面增大变化情况为 （分数： 2.00 ）A. 加快 B. 减慢C. 不变D. 先加快后减慢解析： 解析 由气流速度与断面的关系式： 16. 在有摩阻绝热气流流动中，滞止压强 （分数： 2.00 ）A. 增大B. 降低 C.不变D.不定 解析： 解析 在有摩

9、阻的绝热气流中，各断面上滞止温度不变， 能转化为热能，故滞止压强 p 0 沿程降低。17. 空气从压气罐口通过一拉伐尔喷管输出，已知喷管出口压强 度 t 0 =20，空气的比热容比 k=1.4 ，则压气罐的压强为 （分数： 2.00 ）A.180B.280C.380 D.480，马赫数 M> 1，速度与断面的变化相同。 p 0 的沿程变化情况为 。即总能量一定，但因摩阻消耗一部分机械p=14kN/m 2 ，马赫数 M=2.8，压气罐中温 2_kN/m 。，可解析： 解析 压气罐的压强可看做滞止压强 p 0 ，由滞止压强与断面压强的绝热过程关系式 得压气罐压强 p 0 =380kM/m 2

10、 。18. 已知某一型号水泵叶轮外径 D 2为 174mm，转速 n 为 2900rpm时的扬程特性曲线 Q-H与管网特性曲线 Q-R 的交点 M（Q M =27.3L/s ，H M =33.8m） ，如下图所示。现实际需要的流量仅为24.6L/s ，决定采用切割叶轮外径的办法来适应这种要求，试问叶轮外径应切割掉 mm。分数： 2.00 )A. 9B. 18 C. 27，代入数D. 35解析： 解析 一般切削量不大时，近似认为出口过流面积、安装角、效率等不变，则有据有，D 0 =157.8mm， D-D 0 =17.2mm19. 以下哪些情况会造成泵的气蚀问题 ? 泵的安装位置高出吸液面的高差

11、太大 泵安装地点的大气压较低 泵输送的液体温度过高（分数： 2.00 ）A. B. C. D. 解析： 解析 以上三种情况都是造成泵发生汽蚀的主要因素。20. 前向叶型风机的特点为 。（分数： 2.00 ）A. 总的扬程比较大，损失较大，效率较低 B. 总的扬程比较小，损失较大，效率较低C. 总的扬程比较大，损失较小，效率较高D. 总的扬程比较大，损失较大，效率较高解析： 解析 前向叶型风机尽管总的扬程较大，但是，其中动压成分大，动静压转换损失较大。21. 某单吸离心泵， Q=0.0735m 3 /s ， n=1420r/min ；后因改为电机直接联动， n 增大为 1450r/min ，试求

12、这 时泵的流量 Q为m 3 /s 。（分数： 2.00 ）A. 0.07405B. 0.0792C. 0.0735，Q m =0.0751m 3 /s 。D. 0.0751 解析： 解析 这是相似律的应用问题，改变转速有m。22. 如下图水泵允许吸入真空高度为 H s =6m，流量 Q=150m 3 /h ，吸水管管径为 150mm，当量总长度 80m，比摩阻 R m =0.05mH 2 O/m，求最大安装高度等于分数： 2.00 )A. 2.2B. 1.7 C. 1.4D. 1.2解析： 解析 由安装高度计算公式：x =4m，可得 H=1.72m。23. 在系统阻力经常发生波动的系统中应选用

13、具有什么 （分数： 2.00 ）A. 平坦型B. 驼峰型，这里比摩阻为单位长度的水头损失，Q-H 型性能曲线的风机 ?，hs =R m lC. 陡降型 D.上述均可解析： 解析 对于陡降型曲线的风机，在系统阻力发生变化时，流量变化比较小。24. 常用的泵与风机实际能头曲线有三种类型：陡降型、 缓降型与驼峰型。 陡降型的泵与风机宜用于下列哪 种情况 ?（分数： 2.00 ）A. 流量变化小，能头变化大 B. 流量变化大，能头变化小C. 流量变化小，能头变化小D. 流量变化大，能头变化大解析： 解析 陡降型的泵或风机，当能头变化很大时流量保持基本恒定；缓降型则是相反，当流量变化很 大时能头保持基本

14、恒定。25. 当采用两台相同型号的水泵并联运行时，下列哪条结论是错误的?（分数： 2.00 ）A. 并联运行时总流量等于每台水泵单独运行时的流量之和 B. 并联运行时总扬程大于每台水泵单独运行时的扬程C. 并联运行时总流量等干每台水泵联合运行时的流量之和D. 并联运行比较适合管路阻力特性曲线平坦的系统解析： 解析 联合运行时泵的工作点相比独立运行时发生变化，流量增大，所需能头也增大。能头增大造 成泵的流量相比单独运行时的流量减小，并联运行时总流量大于每台水泵单独运行时的流量，但小于泵独 立运行的流量之和。如下图说明，曲线 FA 1 为一台泵的性能曲线，曲线 FA 为并联两台相同型号泵运行的 性

15、能曲线， CF为管路特性曲线。 A 1 为泵独立运行时的工作点， A为并联运行的工作点， D 1 为并联运动时 各泵的工作点。 Q A >q 1 ，Q A < 2q 1 。26. 下面哪一项不属于产生“气蚀”的原因 ?（分数： 2.00 ）A. 泵的安装位置高出吸液面的高程太大B. 所输送的液体具有腐蚀性 C. 泵的安装地点大气压较低D. 泵所输送的液体温度过高解析： 解析 其他三个都是产生气蚀的主要原因。27. 某水泵，在转速 n=1500r/min 时，其流量 Q=0.08m 3 /s ，扬程 H=20m，功率 N=25kW。采用变速调节，调 整后的转速 n=2000r/min

16、 ，设水的密度不变，则其调整后的流量Q"、扬程 H"、功率 N" 分别为 。（分数： 2.00 ）A. 0.107m3/s 、35.6m、 59.3kW B. 0.107m3/s 、26.7m、 44.4kWC. 0.142m3/s 、26.7m、 59.3kwD. 0.142m3/s 、20m、 44.4kw解析： 解析 由相似律有：28. 已知有一离心水泵，流量 Q=0.88m 3 /s ，吸入管径 D=0.6m，泵的允许吸入真空度 H s =3.5m ，吸入段的阻力为 0.6m 水柱，水面为大气压，则水泵的最大安装高度为 m。（分数： 2.00 ）A. 2.

17、01B. 2.41 C. 2.81D. 3.21，则最大安装高度解析： 解析 吸入口流速29. 从自动控制原理的观点看，家用电冰箱工作时，房间的室温为，h s =0.6m ，得最大安装高度 2.41m。分数： 2.00 ）A. 给定量 （或参考输入量 ）B. 输出量 （或被控制量 ）C. 反馈量D. 干扰量 解析： 解析 家用电冰箱控制系统如下图所示。家用电冰箱控制系统的工作原理：受环境温度或电冰箱门 开启等影响，当电冰箱箱体内的温度 T c 大于给定值 T r 时，则 T=T c -T r >0。温度控制盒测量到偏 差信号 T 并将其转化为电信号 u， u通过接触器和继电器启动电动机带

18、动压缩机，压缩机将蒸发器中的高温低压气态制冷剂送入冷却管散热，降温后的低温高压液态制冷剂进入蒸发器，在蒸发器中急速降压 扩散为气态，该过程需要吸收周围的热量，即吸收箱体的热量，从而使箱体内的温度降低。压缩机又将蒸 发器中的高温低压气态的制冷剂送入冷却管散热，循环往复，直至T=T c -T=0 ，箱体内的温度 T c 等于给定值 T r ，则 u=0，电动机和压缩机停止工作。家用电冰箱控制系统示意图该系统的被控对象：电冰箱箱体。被控量：箱体内的温度T c 。给定量 （输入量） ：给定温度 T r （T r 通过箱体内控制盒旋钮给出或通过按键设定 ） 。干扰输入：环境温度 （房间温度 ）或电冰箱门

19、开启等。执行元件： 电动机和压缩机。30. 从自动控制原理的观点看，发电机组运行时频率控制系统的“标准50Hz”应为 。（分数： 2.00 ）A. 给定量 （或参考输入量 ） B. 输出量 （或被控制量 ）C. 反馈量D. 干扰量解析： 解析 频率控制系统的被控制量为系统的实际频率，标准50Hz的频率为实际频率的期望值，即给定量。31. 从自动控制原理的观点看，下列哪一种系统为开环控制系统 ?（分数： 2.00 ）A. 家用空调机温度控制系统B. 家用电热水器恒温控制系统C. 家用电冰箱温度控制系统D. 国内现有的无人操作交通红绿灯自动控制系统解析： 解析 闭环控制系统：控制装置与被控对象之间

20、不但有顺向联系，而且还有反向联系，即有被控量 （输出量 ）对控制过程的影响。闭环控制系统不论造成偏差的扰动来在外部还是内部，控制作用总是使偏差 趋于减小。家用空调机温度控制系统、家用电热水器恒温控制系统、家用电冰箱温度控制系统均为恒温控 制，即期望温度与实际温度之间的差值很小，因此这三种系统均为闭环控制系统。而国内现有的无人操作 交通红绿灯自动控制系统的控制根据时间进行，而不是根据交通流量进行控制，因此控制装置与被控对象 之间只有顺向联系，为开环控制系统。32. 从自动控制原理的观点看，家用空调机的温度传感器应为 。（分数： 2.00 ）A. 输入元件B. 反馈元件 C. 比较元件D. 执行元

21、件 解析： 解析 温度传感器为测量元件，将实际温度测出与参考温度进行比较，构成反馈通道，因此为反馈 元件。33. 从自动控制原理的观点看，下列哪一种系统为闭环控制系统 ?（分数： 2.00 ）A. 普通热水加热式暖气设备的温度调节B. 遥控电视机的定时开机 （或关机 ）控制系统C. 抽水马桶的水箱水位控制系统D. 商店、宾馆的自动门的开、闭门启闭系统解析： 解析 在水位控制系统中，被控量是水池的水位高度h，出水量 Q 2 为干扰量，下图为负反馈闭环控制系统，水位高度由浮子测出，通过杠杆控制进水阀位置，水位越高，进水量 Q 1 越小，使水位下降回 到希望高度。水位控制系统34. 试判断下列元件的

22、动态方程中的哪个是线性方程 ?(分数： 2.00 )A.B.C. D.解析： 解析 线性控制系统的特点是可以应用叠加原理，当系统存在几个输入信号时，系统的输出信号等 于各个输入信号分别作用于系统时系统输出信号之和。线性控制系统可用如下线性方程描述：式中 r(t) 系统的输入量； c(t) 系统的输出量； a i (t) 系数， i=0 ， 1， n ； b i (t) 系数， j=0 ， 1， m。 式中，输出量 c(t) 及其各阶导数都是一次的，且各系数与输入量 ( 自变量)无关 非线性控制系统不能应用叠加原理，如方程中含有变量及其导数的高次幂或乘积项，本题中 A 项为非线性定常系统； B项

23、为非线性定常系统； C项为线性定常系统； D项为非线性定常系统。35. 下列描述系统的微分方程中， r(t) 为输入变量， c(t) 为输出变量，方程中为非线性时变系统的是 分数： 2.00 )A.B.C. D.解析： 解析 若线性微分方程的系数是时间的函数，则这种系统称为时变系统，这种系统的响应曲线不仅 取决于输入信号的形状和系统的特性，而且和输入信号施加的时刻有关。当题解析中公式中的各项系数有 随时间变化的项时为时变系统。非线性控制系统不能应用叠加原理，如方程中含有变量及其导数的高次幂 或乘积项。本题中 A 选项中方程是线性常微分方程，系统是线性定常系统。B选项方程中，只有输出一阶导数的系

24、数是时间函数 t ，系统是线性时变系统。 C选项方程中，有输出变量 c(t) 的开平方项，有系数是 时间函数 b(t) ，系统是非线性时变系统。 D 选项方程为线性定常方程，系统是线性定常系统。36. 自动控制系统的正常工作受到很多条件的影响，保证自动控制系统正常工作的先决条件是 。(分数： 2.00 )A. 反馈性B. 调节性C. 稳定性 D. 快速性解析： 解析 稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件。37. 前馈控制系统是对干扰信号进行补偿的系统，是 。(分数： 2.00 )A. 开环控制系统 B. 闭环控制系统和开环控制系统的复合C. 能消除不可测量的扰动系统D. 能抑制不可测量的扰动

25、系统解析：解析 有扰动补偿开环控制称为按扰动补偿的控制方式前馈控制系统。如果扰动(干扰)能测量出来，则可以采用按干扰补偿的控制方式。由于扰动信号经测量元件、控制器至被控对象是单向传递的， 所以属于开环控制。对于不可测扰动及各元件内部参数变化给被控制量造成的影响，系统无抑制作用。38. 描述实际控制系统中某物理环节的输入与输出关系时，采用的是 。(分数： 2.00 )A. 输入与输出信号B. 输入与输出信息C. 输入与输出函数D. 传递函数 解析：解析 自动控制关心的是环节的输出和输入的关系传递函数。一个传递函数只能表示一个输入 对输出的关系。39. 下列关于负反馈的描述中，不正确的是 。(分数

26、： 2.00 )A. 负反馈系统利用偏差进行输出状态的调节B. 负反馈能有利于生产设备或工艺过程的稳定运行C. 闭环控制系统是含负反馈组成的控制系统D. 开环控制系统不存在负反馈，但存在正反馈 解析： 解析 A 项正确，反馈控制是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程。B项正确，“闭环”这个术语的涵义，就是应用负反馈作用来减小系统的误差，从而使得生产设备或工艺 过程稳定的运行。C项正确， 由于引入了被反馈量的反馈信息， 整个控制过程成为闭合的， 因此负反馈控制也称为闭环控制。 凡是系统输出信号对控制作用有直接影响的系统，都称为闭环系统。D项错误，闭环控制系统将检测出来的输出量送回到系统的输入端，并

27、与输入信号比较产生偏差信号的过 程称为反馈。这个送回到输入端的信号称为反馈信号。若反馈信号与输入信号相减，使产生的偏差越来越 小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。40. 求下图所示方框图的总的传递函数， G(s)=C(s)/R(s) 应为 。B分数： 2.00 )A.B. C.D.解析： 解析 根据梅逊公式 求取 =1-L a +L b L c - L d L e L f +，题图中有 1 个回路， 回路传递函数为 L 1 =-G 1 G 2 =1-L 1 =1+G 1 G 2 。第 2 条前向通路的传递函数为图中有 2 条前向通路， n=2。第 1 条前向通路的传递函数为 P1=G 1 G

28、 2 G 3P 2 =G 1 ，前向通路与回路均相互接触，故 1 =1 ， 2 =141. 下图为一物理系统，上部弹簧刚度为 k，f 为运动的黏性阻力系数，阻力 传递函数的拉氏变换表达式应为 。F=f×v，CD分数： 2.00 )A. B.C.D.解析： 解析 已知该题中弹簧的位移与作用力的关系为 F=k(x1 -x 0 )在零初始条件下，对式 (1) 两端同时进行拉氏变换得：fsX 0 (s)=k ×X 1 (s)-X 0 (s)(fs+k)X0 (s)=k × X1 (s)传递函数为42. 计算如下图所示方框图总的传递函数G(s)=C(s)/R(s) ，结果应

29、为 (分数： 2.00 )A.B.C. 2 =1 。D. 解析： 解析 根据梅逊公式求取。 题图中有 3 个回路，回路传递函数为， L 1 =-G 1 G 2 ， L 2 =-G 1 G 2 G 3 ， L 3 =-G 1 。则 =1-(L 1 +L 2 +L 3 )=1+G 1 G 2 +G 1 G 2 G 3 +G 1 。 题图中有 2 条前向通路， n=2。第 1 条前向通路的传递函数为 P 1 =G 1 G 2 G 3 ，第 2 条前向通路的传递函 数为 P 2 =G 1 ，前向通路与回路均相互接触，故 1 =1， 因此题图的传递函数为43. 根据如下图所示方框图，其总的传递函数 G(

30、s)=C(s)/R(s) 为ABCD(分数： 2.00 )A.B. C.D.解析： 解析 根据梅逊公式求取。题图中有 2 个回路，回路传递函数为 L 1 =+G 1 G 2 ， L 2 =-G 2 G 3 。则 =1-(L 1 +L 2 )=1-G 1 G 2 +G 2 G 3 。题图中有 1条前向通路， n=1。前向通路的传递函数为 P 1=G 1G 2G 3 ，前向通路与 2个回路均相互接触， 故 1 =1 。因此题图的传递函数为44. 以温度为对象的恒温系统数学模型（分数： 2.00 ）。为系统的给定， f 为干扰，则 A. T 为放大系数， K 为调节系数B. T 为时间系数， K 为

31、调节系数C. T 为时间系数， K 为放大系数 解析 D. T 为调节系数， K 为放大系数 解析： 式中 T 1 恒温室的时间常数， s ；K 1 恒温室的放大系数； f 室内外干扰量换算成送风温度的变化，干扰输入； c 调节输入； i 输出量，恒温室的实际温度，。即惯性的大小， 时间常数大，45. 被控对象的时间常数反映对象在阶跃信号激励下被控变量变化的快慢速度，则 （分数： 2.00 ）A. 惯性大，被控变量速度慢，控制较平稳 B. 惯性大，被控变量速度快，控制较困难C. 惯性小，被控变量速度快，控制较平稳D. 惯性小，被控变量速度慢，控制较困难解析： 解析 时间常数 T是指被控对象在阶跃作用下， 被控变量以最大的速度变化到新稳态值所需的时间 反映了对象在阶跃作用下被控变量变化的快慢速度，为对象惯性大小的常数。时间常数大，惯性大，被控 变量变化速度慢，控制较平稳；时间常数小，惯性小，被控变量变化速度快，不易控制。46.