2025 年大学气体动力学（气体流动）期中测试卷

2025年大学气体动力学（气体流动）期中测试卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.气体动力学中，以下关于连续介质假设的说法正确的是（）A.气体由大量分子组成，分子间有间隙，所以不能视为连续介质B.在宏观研究气体流动时，可将气体视为连续介质，不考虑分子间间隙C.只有在低速气体流动中，才能将气体视为连续介质D.连续介质假设只适用于理想气体2.一维定常等熵流动中，流速v与滞止参数v的关系是（）A.v>vB.v<vC.v=vD.不确定3.对于完全气体，声速c与气体状态参数的关系为（）A.c=√(γRT)B.c=√(RT)C.c=γRTD.c=RT4.气体在管道中流动，当马赫数Ma=1时，流动处于（）A.亚声速流动B.超声速流动C.临界流动D.不确定5.以下哪种流动状态下，气体的密度会发生变化（）A.等熵流动B.等温流动C.超声速流动D.以上都有可能6.气体动力学中，驻点处的马赫数为（）A.0B.1C.∞D.不确定7.对于一维定常绝热流动，总焓h0（）A.沿流动方向增大B.沿流动方向减小C.沿流动方向不变D.不确定8.超声速气流绕外凸壁面流动时，会出现（）A.膨胀波B.压缩波C.激波D.不确定9.激波的主要特性不包括（）A.波前波后参数发生突跃变化B.熵增C.机械能损失D.流动方向不变10.气体在管道中作绝热流动，当管道截面积减小时，流速（）A.增大B.减小C.不变D.不确定二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填写在括号内，少选、多选、错选均不得分）1.气体动力学的研究内容包括（）A.气体流动的基本规律B.气体与物体的相互作用C.气体的热物性D.气体的化学组成2.以下属于气体动力学基本方程的有（）A.连续性方程B.能量方程C.状态方程D.动量方程3.马赫数Ma与气体流动状态的关系正确的是（）A.Ma<1为亚声速流动B.Ma>1为超声速流动C.Ma=1为临界流动D.Ma=0为静止状态4.超声速气流绕内凹壁面流动时，会产生（）A.膨胀波B.压缩波C.激波D.不确定5.对于一维定常等熵流动，以下说法正确的是（）A.流速v沿流动方向变化B.压力p沿流动方向变化C.密度ρ沿流动方向变化D.总温T0不变三、判断题（总共10题，每题2分，请判断对错，在括号内打“√”或“×”）1.气体动力学中，连续介质假设是不必要的。（）2.声速是气体动力学中的一个重要参数，它只与气体的温度有关。（）3.马赫数越大，气体流动的可压缩性越明显。（）4.等熵流动中，气体的熵保持不变。（）5.超声速气流通过激波后，流速会减小。（）6.一维定常绝热流动中，总压p0沿流动方向不变。（）7.气体在管道中作绝热流动时，管道截面积增大，流速一定增大。（）8.激波是一种强压缩波，波前波后参数变化剧烈。（）9.对于完全气体，比热比γ是一个常数。（）10.气体动力学只研究理想气体的流动。（）四、简答题（总共3题，每题10分）1.简述连续介质假设的意义以及在气体动力学中的应用。2.推导一维定常等熵流动中流速v与马赫数Ma的关系。3.说明激波的形成条件和特点。五、计算题（总共2题，每题15分）1.已知某气体在管道中作一维定常绝热流动，初始状态参数为p1=1MPa，T1=300K，流速v1=100m/s。管道某截面处的马赫数Ma2=0.5，求该截面处的压力p2、温度T2和流速v2。（已知气体比热比γ=1.4）2.超声速气流以Ma1=2进入一扩张管道，管道出口马赫数Ma2=3。求气流在管道进出口处的压力比p2/p1和温度比T2/T1。（已知气体比热比γ=1.4）答案：一、选择题1.B2.B3.A4.C5.D6.A7.C8.A9.D10.A二、多项选择题1.AB2.ABD3.ABCD4.BC5.ABCD三、判断题1.×2.×3.√4.√5.√6.×7.×8.√9.√10.×四、简答题1.连续介质假设意义：将气体视为由无数连续分布的流体质点组成，忽略分子间隙，使宏观研究气体流动成为可能。在气体动力学中应用广泛，如基于此假设建立连续性方程、能量方程等基本方程，用于分析气体流动规律，求解流速、压力、密度等参数变化。2.由能量方程h0=h+v²/2，对于完全气体h=cpT，h0=cpT0，可得cpT0=cpT+v²/2，即T0=T+v²/(2cp)。又c=√(γRT)，Ma=v/c，联立可得v=Ma√(γRT)。3.形成条件：超声速气流遇到压缩性障碍物，气流速度突然减小，压力、密度等参数突然增大形成激波。特点：波前波后参数突跃变化，熵增，机械能损失，气流通过激波后速度方向改变，流动状态发生剧烈变化。五、计算题1.首先求滞止参数：-滞止温度T01=T1+v1²/(2cp)，cp=γR/(γ-1)，R=8314/γM（M为气体分子量，此处未提及，假设为通用气体常数计算），T01=300+100²/(Cvγ)（Cv为定容比热，Cv=cp/γ），计算得T01=305.4K。-滞止压力p01=p1(T01/T1)^(γ/(γ-1))=1×(305.4/300)^(1.4/(1.4-1))=1.07MPa。-由Ma2=0.5，可得T2=T01/(1+(γ-1)Ma2²/2)=305.4/(1+0.4×0.5²/2)=303.2K。-p2=p01(1+(γ-1)Ma2²/2)^(-γ/(γ-1))=1.07×(1+0.4×0.5²/2)^(-1.4/(1.4-1))=0.94MPa。-v2=Ma2√(γRT2)=0.5√(1.4×287×303.2)=173.2m/s。2.由等熵流动关系：-p2/p1=(1+(γ-1)Ma1²/2)^(-γ/(γ-1))/(1+(γ-1)Ma2²/2)^(-γ/(γ-1))=(1+0.4×2²/2)^(-1.4/(1.4-1))/(1+0.4×3²/2)^(-1.4/(1.4-