公用設(shè)備工程師-專業(yè)基礎(chǔ)（暖通空調(diào)、動(dòng)力）-工程流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)-3.7氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

公用設(shè)備工程師-專業(yè)基礎(chǔ)（暖通空調(diào)、動(dòng)力）-工程流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)-3.7氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)[單選題]1.已知：空氣的絕熱指數(shù)k＝1.4，氣體常數(shù)R＝278J/（kg·K）。則15℃空氣中（江南博哥）的音速為()。[2018年真題]A.300m/sB.310m/sC.340m/sD.350m/S正確答案：C參考解析：音速c與氣體絕熱指數(shù)k和氣體常數(shù)R有關(guān)，則在溫度T＝15＋273＝288K的空氣中，音速為：[單選題]2.在同一流動(dòng)氣流中，當(dāng)?shù)匾羲賑與滯止音速c0的關(guān)系為()。[2014年真題]A.c永遠(yuǎn)大于c0B.c永遠(yuǎn)小于c0C.c永遠(yuǎn)等于c0D.c與c0關(guān)系不確定正確答案：B參考解析：當(dāng)?shù)匾羲偈且羲傧鄬τ跍挂羲俣缘姆Q謂，不同的氣體有不同的當(dāng)?shù)匾羲伲粴怏w的當(dāng)?shù)匾羲僖膊皇枪潭ú蛔兊?，它與氣體的絕熱溫度平方根成正比。由于當(dāng)?shù)貧饬魉俣葀的存在，同一氣流中當(dāng)?shù)匾羲賑永遠(yuǎn)小于滯止音速c0。[單選題]3.空氣中的音波傳播可看作以下哪種過程？()[2017年真題]A.等溫過程B.定壓過程C.定容過程D.等熵過程正確答案：D參考解析：等溫過程中溫度保持不變；定壓過程中壓力保持不變；定容過程中體積保持不變；等熵過程中熵不變。音波傳播速度很快，在傳播過程中與外界來不及進(jìn)行熱量交換，且忽略切應(yīng)力作用，無能量損失，但是溫度、壓力、體積都會(huì)發(fā)生變化，因此，整個(gè)傳播過程可作為等熵過程處理。[單選題]4.音速是弱擾動(dòng)在介質(zhì)中的傳播速度，也就是以下哪種微小變化以波的形式在介質(zhì)中的傳播速度()。[2008年真題]A.壓力B.速度C.密度D.上述三項(xiàng)正確答案：A參考解析：音速是指壓力波在介質(zhì)中的傳播速度，即壓力的微小變化以波的形式在介質(zhì)中的傳播速度，以符號c表示。氣體動(dòng)力學(xué)中的音速概念，不僅限于入耳收聽范圍，實(shí)質(zhì)上是指氣體中壓強(qiáng)、密度狀態(tài)變化在介質(zhì)中傳播的速度?？梢?，壓力波在介質(zhì)中傳播速度的快慢即音速的大小，與流體內(nèi)在性質(zhì)即壓縮性（或彈性）和密度有關(guān)，即c＝f（p，ρ）。[單選題]5.在氣體等熵流動(dòng)中，氣體焓i隨氣體速度v減小的變化情況為()[2019年真題]A.沿程增大B.沿程減小C.沿程不變D.變化不定正確答案：A參考解析：在氣體等熵流動(dòng)中，能量方程式為：di＝－vdv。因此氣體焓i隨氣體速度v減小而沿程增大。[單選題]6.在等熵流動(dòng)中，若氣體流速沿程增大，則氣體溫度T將沿程()。[2013年真題]A.增大B.降低C.不變D.不定正確答案：B參考解析：等熵過程得能量方程為：kRT/（k－1）＋v2/2＝const。式中，k為定熵指數(shù)，對于具體氣體而言為定值；R為氣體常數(shù)；v為流速；T為溫度。因此從公式可以看出，流速v變大，氣體溫度T將降低。[單選題]7.在有摩阻絕熱氣流流動(dòng)中，滯止壓強(qiáng)P0的沿程變化情況為()。[2012年真題]A.增大B.降低C.不變D.不定正確答案：B參考解析：在有摩阻的絕熱氣流中，各斷面上滯止溫度、滯止焓、滯止音速值不變，即總能量不變，但因摩阻消耗一部分機(jī)械能，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，故滯止壓強(qiáng)p0沿程降低。[單選題]8.空氣的絕熱指數(shù)k＝1.4，氣體常數(shù)R＝287J/（kg·K），則空氣絕熱流動(dòng)時(shí)（無摩擦損失），兩個(gè)斷面流速ν1、ν2與絕對溫度T1、T2的關(guān)系為()。[2013年真題]A.B.C.D.正確答案：B參考解析：等熵過程的能量方程為：kRT/（k－1）＋v2/2＝const。式中，k為定熵指數(shù)；R為氣體常數(shù)；v為流速；T為溫度。流經(jīng)兩個(gè)斷面，則有方程：kRT1/（k－1）＋v12/2＝kRT2/（k－1）＋v2<sup>2p>/2。將k＝1.4，R＝287J/（kg·K）代入式中可得：[單選題]9.關(guān)于氣流與斷面的關(guān)系，下列哪一說法是錯(cuò)的？()[2009年真題]A.在超音流速中，流速隨斷面面積的增加而增加B.一股純收縮的亞音速氣流不可能達(dá)到超音速流動(dòng)C.只有先收縮到臨界流之后再逐漸擴(kuò)大的氣流才能達(dá)到超音流速D.所有亞音速氣流通過拉伐爾（Laval）噴管都能達(dá)到超音速正確答案：D參考解析：在拉伐爾噴管中，可使亞音速氣流流經(jīng)收縮管，并在最小斷面處達(dá)到音速，然后再進(jìn)入擴(kuò)張管，滿足氣流的進(jìn)一步膨脹增速，便可獲得超音速氣流；在最小斷面處，馬赫數(shù)Ma＝1，即氣流速度與當(dāng)?shù)匾羲傧嗟?，這時(shí)氣體處于臨界狀態(tài)，相應(yīng)的過渡斷面稱為臨界斷面。亞音速氣流通過拉伐爾（Laval）噴管，在其最小斷面處達(dá)到音速后進(jìn)入擴(kuò)展段，才能達(dá)到超音速。亞音速氣流通過拉伐爾管達(dá)到超音速是必要條件，不是充分條件，因此并不是所有亞音速氣流通過拉伐爾（Laval）噴管都能達(dá)到超音速。[單選題]10.噴管中空氣的速度為500m/s，溫度為300K，密度為2kg/m3，若要進(jìn)一步加速氣流，則噴管面積需()。[2018年真題]A.縮小B.擴(kuò)大C.不變D.不定正確答案：B參考解析：音速與氣體的絕熱指數(shù)k和氣體常數(shù)R有關(guān)。對于空氣，k＝1.4，R＝287J/（kg·K），則當(dāng)?shù)匾羲賑為：噴管斷面A與氣流速度v之間的關(guān)系公式為：dA/A＝（Ma2－1）dv/v。馬赫數(shù)Ma為將當(dāng)?shù)厮俣葀與該點(diǎn)當(dāng)?shù)匾羲賑的比值，則Ma＝v/c＝500/347.2＞1。因此，該氣流屬于超音速流動(dòng)，Ma2－1＞0，dv與dA正負(fù)號相同，說明速度v隨斷面A的增大而加快，隨斷面的減小而減慢。因此要想進(jìn)一步加速，則噴管面積A需要擴(kuò)大。[單選題]11.空氣從壓氣罐口通過一拉伐爾噴管輸出，已知噴管的出口壓強(qiáng)P＝14kN/m2，馬赫數(shù)Ma＝2.8，壓氣罐中溫度t0＝20℃。則噴管出口的溫度和速度分別為()。[2019年真題]A.114K，500m/sB.114K，600m/sC.134K，700m/sD.124K，800m/s正確答案：B參考解析：該過程為等熵過程，將壓氣罐的參數(shù)看成是滯止參數(shù)，所以公式為：T0/T＝1＋[（k－1）/2]Ma2式中，T0為滯止溫度，T0＝293K；k為絕熱指數(shù)，對于空氣，k＝1.4；Ma為馬赫數(shù)，Ma＝2.8。則代入數(shù)據(jù)得T＝T0/[1＋Ma2（k－1）/2]＝293/[1＋2.82（1.4－1）/2]＝114.1K。音速c的公式為：馬赫數(shù)Ma＝v/c，則v＝Ma×c＝2.8×214＝599.2m/s。與答案最接近的是B項(xiàng)。[單選題]12.設(shè)空氣進(jìn)入噴管的初始壓力為1.2MPa，初始溫度T1＝350K，背壓為0.1MPa，空氣Rg＝287J/（kg·K），采用漸縮噴管時(shí)可以達(dá)到的最大流速為()。[2018年真題]A.313m/sB.597m/sC.650m/sD.725m/s正確答案：A參考解析：由題意可得，空氣的絕熱系數(shù)k＝1.4，理想空氣常數(shù)Rg＝287J/（kg?K）。當(dāng)初始壓力p1＝1.2MPa，背壓p2＝0.1MPa，則臨界壓比為：臨界壓力pcr＝βcrp1＝0.634MPa。由于p2＜pcr，則該漸縮噴管出口截面的壓力pb＝pcr＝0.634MPa。在漸縮噴管的出口截面上達(dá)到最大流速cmax，為：由于背壓p2＞pb，則實(shí)際最大流速比計(jì)算值稍小，因此答案選擇A。[單選題]13.某工程對一風(fēng)口進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)測得圓斷面射流軸心速度v0＝32m/s，Q0＝0.28m3/s，在某斷面處質(zhì)量平均流速v2＝4m/s，則Q為()。[2016年真題]A.0.035m3/sB.2.24m3/sC.22.4m3/sD.3.54m3/s正確答案：B參考解析：射流各斷面處動(dòng)量相等，根據(jù)斷面質(zhì)量平均流速的定義，斷面平均流速是一個(gè)假想的流速，假設(shè)過流斷面上各點(diǎn)的流速均等于v，這時(shí)通過該斷面的流量應(yīng)等于實(shí)際流速通過該斷面的流量，則v0Q0＝v2Q，Q＝32×0.28/4＝2.24m3/s。[單選題]14.噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管出口處，燃?xì)饬鞯臏囟葹?73K，流速為560m/s，蒸汽的等熵指數(shù)K＝1.33，氣體常數(shù)R＝287.4J/（kg·K），則出口燃?xì)饬鞯鸟R赫數(shù)為()。[2010年真題]A.0.97B.1.03C.0.94D.1.06正確答案：A參考解析：出口處的當(dāng)?shù)匾羲儆?jì)算公式為：馬赫數(shù)為當(dāng)?shù)厮俣扰c音速的比值，即Ma＝u/c＝560/577.7＝0.97。[單選題]15.對于噴管氣體流動(dòng)，在馬赫數(shù)M＞1的情況下，氣流速度隨斷面增大變化情況為()。[2011年真題]A.加快B.減慢C.不變D.先加快后減慢正確答案：A參考解析：氣流速度v與斷面面積A的關(guān)系式為：dA/A＝（Ma2－1）dv/v。由公式可知，當(dāng)Ma＞1即氣流屬于超音速流動(dòng)，Ma2－1＞0，dv與dA符號相同，說明氣流速度v隨斷面面積A的增大而加快。[單選題]16.空氣從壓氣罐口通過一拉伐爾噴管（縮放噴管）輸出，已知噴管出口壓強(qiáng)p＝14kN/m2，馬赫數(shù)Ma＝2.8，壓氣罐中溫度t0＝20℃，空氣的比熱容比k＝1.4，則壓氣罐的壓強(qiáng)為()。[2012年真題]A.180kN/m2B.280kN/m2C.380kN/m2D.480kN/m2正確答案：C參考解析：壓力罐的壓強(qiáng)可看做滯止壓強(qiáng)p0，由滯止壓強(qiáng)與斷面壓強(qiáng)的絕熱過程關(guān)系式：因此，壓氣罐壓強(qiáng)p0＝14×27.14＝380kPa＝380kN/m2。[單選題]17.有一氣流在拉伐爾管中流動(dòng)，在噴管出口處得到超音速氣流。若進(jìn)一步降低背壓pb（噴管出口外的介質(zhì)壓力），則噴管的理想流量將()。A.增大B.減少C.保持不變D.不確定正確答案：C參考解析：為了得到超音速氣流，可使亞聲速氣流流經(jīng)收縮管，并使其在最小斷面上達(dá)到聲速，然后再進(jìn)入擴(kuò)張管，滿足氣流的進(jìn)一步膨脹增速，便可獲得超聲速氣流，這種噴管稱為拉伐爾管。對于拉伐爾噴管，當(dāng)初態(tài)一定及噴管漸縮段尺寸一定時(shí)，其出口截面的壓力可以降低至臨界壓力以下，但最小截面（喉部）前的流動(dòng)情況將不因有擴(kuò)張段而改變，并且氣流于最小截面處達(dá)到臨界狀態(tài)，因此流量保持不變。[單選題]18.噴管中空氣流的速度為500m/s，溫度為300K，密度為2kg/m3，若要進(jìn)一步加速氣流，噴管面積應(yīng)()。A.縮小B.擴(kuò)大C.不變D.不定正確答案：B參考解析：因?yàn)閿嗝鍭與氣流速度v之間的關(guān)系式為：dA/A＝（Ma2－1）dv/v。馬赫數(shù)Ma的計(jì)算公式為：。因此該氣流屬于超音速流動(dòng)，則Ma2－1＞0，dv與dA的正負(fù)號相同，說明氣流速度v隨斷面面積A的增大而加快，隨斷面面積A的減小而減慢。因此若要進(jìn)一步加速氣流，噴管面積應(yīng)擴(kuò)大。[單選題]19.有一股氣流從漸縮噴管中流出，已知工質(zhì)的初態(tài)滯止壓力p0＝0.026MPa，臨界壓力比εcr＝0.578，若噴管出口外的介質(zhì)壓力pb＝0.004MPa，則噴管出口截面流速將()。A.小于當(dāng)?shù)匾羲貰.等于當(dāng)?shù)匾羲貱.大于當(dāng)?shù)匾羲貲.不確定正確答案：B參考解析：由題意可知，壓力比ε＝pb/p0＝0.004/0.026＝0.154＜εcr＝0.578。對于漸縮噴管，當(dāng)壓力比等于臨界壓力比時(shí)，噴管出口流速達(dá)到音速，噴管氣體流量達(dá)到最大值；背壓進(jìn)一步降低，壓力比減小，即壓力比小于臨界壓力比，不會(huì)改變漸縮噴管出口的臨界狀態(tài)，所以噴管出口截面流速仍等于當(dāng)?shù)匾羲?。[單選題]20.某體育館的圓柱形送風(fēng)口（取a＝0.08），do＝0.6m，風(fēng)口至比賽區(qū)為60m。要求比賽區(qū)風(fēng)速（質(zhì)量平均風(fēng)速）不得超過0.3m/s。求送風(fēng)口的送風(fēng)量應(yīng)不超過()m3/s。A.1B.2C.3D.4正確答案：C參考解析：圓柱形質(zhì)量平均流速與射程的關(guān)系式：v2/v0＝0.23/（as/d0＋0.147）。式中，v0為送風(fēng)口處平均風(fēng)速；v2為比賽區(qū)風(fēng)速；a為紊流系數(shù)；s為風(fēng)口至比賽區(qū)的距離；d0為風(fēng)口直徑。當(dāng)比賽區(qū)風(fēng)速v2＝0.3m/s時(shí)，則送風(fēng)口處平均風(fēng)速v0＝v2（as/d0＋0.147）/0.23＝0.3×（0.08×60/0.6＋0.147）/0.23＝10.63m/s，送風(fēng)口的送風(fēng)量Q＝（π/4）d02v0ub>＝（3.14/4）×0.62×10.63＝3m3/s。[單選題]21.工作地點(diǎn)質(zhì)量平均風(fēng)速要求3m/s，工作面直徑D＝2.5m，送風(fēng)溫度為15℃，車間空氣溫度30℃，要求工作地點(diǎn)的質(zhì)量平均溫度降到25℃，采用帶導(dǎo)葉的軸流風(fēng)機(jī)，其紊流系數(shù)a＝0.12。求風(fēng)口的直徑為______m及速度為______m/s。()A.0.424；8B.0.533；8C.0.533；9D.0.633；10正確答案：C參考解析：溫度衰減公式為：ΔT2/ΔT0＝0.23/（as/d0＋0.147）；速度衰減公式為：v2/v0＝0.23/（as/d0＋0.147）；直徑公式為：d/d0＝6.8（as/d0＋0.147）。因此，as/d0＋0.147＝0.23ΔT0/ΔT2＝0.23×（30－15）/（30－25）＝0.69，風(fēng)口直徑d0＝d/[6.8（as/d0＋0.147）]＝2.5/（6.8×0.69）＝0.533m，風(fēng)口速度v0＝（as/d0＋0.147）v2/0.23＝0.69×3/0.23＝9m/s。[單選題]22.有r0＝75mm的噴口中射出溫度為TK＝300K的氣體射流，周圍介質(zhì)溫度為Te＝290K，試求距噴口中心x＝5m，y＝1m處的氣體溫度()K（a＝0.075）。A.290.5B.291C.291.5D.292正確答案：A參考解析：噴口軸線溫度衰減公式為：ΔTm/ΔT0＝0.35/（as/d0＋0.147）；直徑公式為：d/d0＝6.8（as/d0＋0.147）。由題意可得，初始直徑d0＝2r0＝2×0.075＝0.15m，紊流系數(shù)a＝0.075，所在位置距初始距離s＝x＝5，因此，直徑d＝6.8（as/d0＋0.147）d0＝6.8×（0.075×5/0.15＋0.147）×0.15＝2.7m，半徑R＝d/2＝2.7/2＝1.35m，軸線處的溫差ΔTm＝0.35ΔT0/（as/d0＋0.147）＝0.35×（300－290）/（0.075×5/0.15＋0.147）＝1.32K。斷面溫度衰減公式為：ΔT/ΔTm＝1－（y/R）1.5。則距噴口中心y＝1m的溫差ΔT＝ΔT<su<sup="">b>m[1－（y/R）1.5]＝1.32×[1－（1/1.35）1.5]＝0.5K，T＝T<sub>e＋ΔT＝290＋0.5＝290.5K。[單選題]23.某噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，在尾噴管出口處，燃?xì)饬鞯臏囟葹?73K，燃?xì)饬魉俣葹?60m/s，燃?xì)獾牡褥刂笖?shù)，k＝1.33，氣體常數(shù)R＝287.4J/（kg·K），出口燃?xì)饬鞯穆曀賍_____m/s及馬赫數(shù)為______。()A.577.7；0