气体动力学试题

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：3、 马

2、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流，也不可能使超音

3、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。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；（c） 仅用于不可压缩流体；（d） 既可

4、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60分）1、（15分）不可压流体流过水平放

5、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：A1=2A2，A1、V1、P1、求：F解：由连续性方程： 所以：由贝努力方程：得：设弯管对水流的作用力为R，由动量守恒方程：得：水流对弯管的作用力为： 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/

6、s，P1=3atm，P2=1.5atm，T2=200K求：qm、Ma1、Ma2、D2解：由绝热过程方程得：由 查表得： 计算得： 查表得：由流量关系得： 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：At=4*10-4m2，Ae=6.76*10-4m2，Pb=1*105Pa，T1*=288K，P1*=1.5*105Pa求：Mae、qm、AS解：首先确定三个划界限反压：由：查表得：，所以：查表得： 所以：由于Pb1>Pb>Pb2，所以喷管内扩张段会产生激波，由流量关系： 得：查表得：下面确定激波位置：由流量关系：得：查表得激波前马赫数：再由流量关系：得：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80