氣體動(dòng)力學(xué)試題

下，可以計(jì)算出流體在下，可以計(jì)算出流體在2-2截面處的速度為：一、簡(jiǎn)答題：（共20分，每小題4分）1、何謂流線和跡線？各有何特點(diǎn)？答：流線是在某一瞬間，將流場(chǎng)中各點(diǎn)的流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)方向連接而成的一條光滑曲線。跡線是流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的軌跡線。流線具有以下特點(diǎn)：①流線上各點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)流體微團(tuán)的速度方向；②一般情況下，流線彼此不相交；③流體微團(tuán)不會(huì)跨越流線流動(dòng)；④在不定常流中，流線和跡線一般不重合；在定常流中，二者必然重合。跡線只隨流體微團(tuán)的不同而不同，與時(shí)間無(wú)關(guān)。2、說(shuō)明不可壓流的流速如何測(cè)量？寫出所用公式。答：用先漸縮后漸擴(kuò)的文特利管分別測(cè)量管道兩個(gè)面積不同截面的壓力，在已知流體密度和兩個(gè)截面面積情況V2= 空一2 「A…3、 馬赫波與激波的形成有何不同？氣流穿過(guò)馬赫波和激波的總參數(shù)及熵的變化有何特點(diǎn)？答：馬赫波是微弱擾動(dòng)在超音速氣流中的傳播形成的。激波是超音速氣流中n道微弱壓縮波疊加在一起形成的。氣流穿過(guò)馬赫波后總溫、總壓不變，是等熵過(guò)程。氣流穿過(guò)激波后總溫不變，總壓下降，是熵增過(guò)程。4、 何為范諾線？由范諾線可以得到摩擦管流的哪些特性？答：范諾線是摩擦管流中給定總焓和密流情況下作出的等截面管流的焓-熵曲線。由范諾線可以得到Ma數(shù)在不同范圍時(shí)焓和熵的變化關(guān)系：Ma數(shù)小于1時(shí),焓隨熵的增加而減?。籑a數(shù)大于1時(shí)，焓隨熵的增加而增大。另外，由范諾線也可以看到，單純的摩擦作用不可能使亞音速流變?yōu)槌羲倭?，也不可能使超音速流變?yōu)閬喴羲倭?。最終的趨勢(shì)都是臨界狀態(tài)。5、 體流過(guò)管路的損失有幾種？如何減小各種損失？答：有沿程損失和局部損失。減小摩擦、減小管長(zhǎng)及加大管徑可減少沿程損失；減緩管截面變化、彎管加導(dǎo)流片等可減少局部損失。二、多項(xiàng)判斷題，將正確答案填在括號(hào)中：（共20分，每小題4分）1、流體的流線 （b，d ）（a） 只在采用拉格朗日法表示流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)時(shí)才采用；（b） 只在采用歐拉法表示流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)時(shí)才采用；（c） 只隨流體微團(tuán)不同而變化，與時(shí)間無(wú)關(guān)；（d） 隨時(shí)間不斷發(fā)生變化；2、貝努利方程 （b，d ）（a） 與能量方程無(wú)關(guān)；（b） 也稱為機(jī)械能形式的能量方程；（c） 僅用于不可壓縮流體；（d） 既可用于不可壓縮流體，也可用于可壓縮流體；3、可壓縮流體在收縮-擴(kuò)張管道中流動(dòng)，并出現(xiàn)壅塞時(shí)，（b，d ）（a） 收縮段中的流動(dòng)始終是超聲速的；（b） 擴(kuò)張段可能出現(xiàn)正激波；（c） 正激波的位置與反壓無(wú)關(guān)；（d） 喉部壓力與入口壓力之比與流動(dòng)的幾何形狀無(wú)關(guān)；4、等面積管道中，具有摩擦的絕熱亞音速流動(dòng)，沿流向（c，d ）（a）溫度將升高；（b）總溫下降；（c）總壓下降；（d）極限馬赫數(shù)是1；5、理想氣體在無(wú)摩擦等面積管道中作絕熱流動(dòng)， （b，d ）（a） 沿流向壓力一定減??；（b） 速度將保持不變；（c） 熵將增大；（d） 馬赫數(shù)將保持不變；三、計(jì)算題：（共60分）1、（15分）不可壓流體流過(guò)水平放置的180o彎管，管道進(jìn)口截面積是出口截面積的2倍，若忽略流動(dòng)過(guò)程的摩擦損失，且已知進(jìn)口截面的面積A、流速V、壓力p、密度p，求流體作用在彎管上的力。 1已知：A=2A,A、V、P、p12111求：F解：由連續(xù)性方程：V1A1二V2A2所以：V2二V1企二2V1AP一P1由貝努力方程：十L+嚴(yán)2-叩=0得:P2=P1+y(Vi2-V22)=P1-￥V12設(shè)彎管對(duì)水流的作用力為R，由動(dòng)量守恒方程:PA+R+P2A2=pVAl(-V2-V1)R=-P1Al-P2A2-PV1A1(V2+V1)得:二-P1Al-2A1(P1-3PV12)-PV1A1(3V1)39一2P1A1-4PV12A139水流對(duì)彎管的作用力為：F=-R=—PA.+—PV.2A.211411方向與水流進(jìn)口方向相同。2、（15分）一絕熱管道在直徑10cm處，空氣流速為30m/s，壓力為3atm。在下游某截面處壓力為1.5atm,溫度為200K。試求空氣質(zhì)量流量、兩個(gè)截面的馬赫數(shù)和管道下游截面處的直徑?？諝獾腨=1.4,R=287J/Kg.K。已知：D=10cm，V=30m/s，P=3atm，P=1.5atm，T=200K11122求：q、Ma、Ma、Dm1 2 2Y-1P-_- 304解：由絕熱過(guò)程方程得：T=T(-L)Y-1P-_- 304解：由絕熱過(guò)程方程得：T=T(-L))=200(一)1.4=243.8K12P2 卩q=P1V1A1=PV&2=3*1-013*105*30*兀*0-12m111 4RT4*287*243.8=1.023Kg/sMa1=30= =0.0959.訂RT1 <1.4*287*243.8由Ma】=0.0959查表得:P=0.9935P*計(jì)算得：P=￡*P=U*0.9935=0.4968P* P1P* 3查表得：Ma2=1.051由流量關(guān)系得：A1q（九”=A2q（九2）D= D= W0-^0.998市8=4.06cm3、（20分）拉瓦爾噴管喉部最小截面積為 4*10-4m2，出口截面的面積為6.76*10-4m2，噴管周圍的大氣壓力為1*105Pa，噴管進(jìn)口氣流總溫為288K，求:當(dāng)進(jìn)口氣流總壓為1.5*105Pa時(shí)，噴管出口處氣流的Ma數(shù)、空氣流量以及管中有激波時(shí)激波的位置。流量公式中的系數(shù)K=0.0404,空氣絕熱指數(shù)為y=1.4，氣體常數(shù)R=287J/Kg。已知：A=4*10-4m2，A=6.76*10-4m2，P=1*105Pa，T*=288K，P*=1.5*105Pateb11求：Ma、q、A解：首先確定三個(gè)劃界限反壓：4*10-46.76*104*10-46.76*10-4=0.592=q（九）e0.129查表得：（九） =0.402，（九） =1.63，兀（九） =0.9088,兀（九）0.129esub esup esub esup所以：=P*兀（九）,二1.5*105*0.9088二1.36*105Pab1 1esubP=P*兀（九） =1.5*105*0.129=0.19*105Pab3 1esup查表得：pb2二4.4693所以：P=4.4693*0.19*105二0.86*105PaP b2Pb3由于Pbi>Pb>Pb2，所以噴管內(nèi)擴(kuò)張段會(huì)產(chǎn)生激波，PeP* P由流量關(guān)系：q=KA=K—Ay（九）m“*t”*eeT1 VTe得：yP*A 1.5*10得：y（九）=丄*al=二 *0.592=0.888ePA 1*105ee查表得：Ma=0.5eP* 門2皿P*」A=（丄（丄）Y-1丄A*tRY+1 *t■T1 T114 2 24 15*105C287（肓）0.4*=*4*10-4=0?143Kg/s面確定激波位置：P*由流量關(guān)系：q=KA=Km I乂tP*q（九）e1eT*e4*10―4得：◎=L=t= =0.79P： Aeq（九e）6.76*10-4*0.75At查表得激波前馬赫數(shù)：MaS二1.8273再由流量關(guān)系：qP*P*=K亠At=K-^ASq（九S）**■VT1 \Te得:as=￡）AtS1*4*10-4= =5.88*10-4m20.68064、（10分）在管徑D=lcm，管長(zhǎng)L=5m的圓管中，冷凍機(jī)潤(rùn)滑油作層流運(yùn)動(dòng)，測(cè)得潤(rùn)滑油流量為80cm3/s,沿程阻力為30m油柱高，試求油的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)。已知：D=1cm，L=5m，q=80cm3/s，△h=30m求：vq 4*80解