氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)試題與答案.doc

復(fù)習(xí)神器解釋下列各對(duì)名詞并說(shuō)明它們之間的區(qū)別與聯(lián)系1 軌線和流線2 馬赫數(shù)M和速度系數(shù)5膨脹波和激波一、 回答下列問(wèn)題1 膨脹波在自由表面上反射為什么波？為什么？4收斂噴管的三種流動(dòng)狀態(tài)分別是什么？各有何特點(diǎn)？三、（2分）已知壓氣機(jī)入口處的空氣溫度，壓力=.bar，在經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)進(jìn)行可逆絕熱壓縮以后，使其壓力升高了倍，即增壓比，試求壓氣機(jī)出口處溫度和比容，壓氣機(jī)所需要的容積功。設(shè)比熱容為常數(shù)，且比熱比k=1.4。四、空氣沿如圖1所示的擴(kuò)散管道流動(dòng)，在截面1-1處空氣的壓強(qiáng)N/m2,溫度C,速度米/秒，截面1-1的面積=10厘米2，在截面2-2處空氣速度降低到=72.2米/秒。設(shè)空氣在擴(kuò)散管中的流動(dòng)為絕能等熵流動(dòng)，試求：（1）進(jìn)、出口氣流的馬赫數(shù)和；（2）進(jìn)、出口氣流總溫及總壓；（3）氣流作用于管道內(nèi)壁的力。11V1V222六、(15分)在超聲速風(fēng)洞的前室中空氣的滯止溫度為T(mén)*=288K,在噴管出口處空氣的速度V1=530米/秒，當(dāng)流過(guò)試驗(yàn)段中的模型時(shí)產(chǎn)生正激波（如圖1所示），求激波后空氣的速度。V1 圖1 第四題示意圖 圖2 第五題示意圖一、解釋下列各對(duì)名詞并說(shuō)明它們之間的區(qū)別與聯(lián)系（共分，每題分）1 軌線和流線答：軌線是流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡；流線是一條空間曲線，該曲線上任一點(diǎn)的切線與流體在同一點(diǎn)的速度方向一致。 區(qū)別：軌線的是同一質(zhì)點(diǎn)不同時(shí)刻的位置所連成的曲線；流線是同一時(shí)刻不同質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度矢量所連成的曲線。 聯(lián)系：在定常流動(dòng)中軌跡線和流線重合。2 馬赫數(shù)M和速度系數(shù)答：馬赫數(shù)M是氣體運(yùn)動(dòng)速度與當(dāng)?shù)芈曀俚谋戎?；速度系?shù)是氣體運(yùn)動(dòng)速度與臨界聲速的比值。區(qū)別：速度相同時(shí)氣體的馬赫數(shù)與靜溫有關(guān)，最大值為無(wú)限大，而速度系數(shù)于總溫有關(guān)，其最大值為有限值。聯(lián)系：已知馬赫數(shù)可以計(jì)算速度系數(shù)，反之亦然。3 膨脹波和激波答：膨脹波是超聲速繞外鈍角偏轉(zhuǎn)或加速時(shí)所產(chǎn)生的壓力擾動(dòng)波；激波是超音速氣流流動(dòng)方向向內(nèi)偏轉(zhuǎn)所產(chǎn)生強(qiáng)壓縮波。區(qū)別：膨脹波是等熵波；激波是非等熵波。聯(lián)系：激波在自由表面上反射為膨脹波。二、回答下列問(wèn)題（共20分，每題5分）：4 膨脹波在自由表面上反射為什么波？為什么？答：膨脹波在自由表面上反射為壓縮波。這是因?yàn)榕蛎洸ㄔ谧杂杀砻娣瓷渲皦毫εc自由表面一致，但經(jīng)過(guò)膨脹波之后氣流的壓力下降，要使氣流壓力恢復(fù)到自由表面的壓力，必須經(jīng)過(guò)一道壓縮波提高壓力（見(jiàn)示意圖）。p1=pap3pap1=pap4=pa5 收斂噴管的三種流動(dòng)狀態(tài)分別是什么？各有何特點(diǎn)？答：三種狀態(tài)分別為亞臨界狀態(tài)、臨界狀態(tài)和超臨界狀態(tài)。亞臨界狀態(tài)下噴管內(nèi)和噴管出口流動(dòng)速度均為亞聲速(M1)，噴管反壓會(huì)影響噴管內(nèi)流動(dòng)流動(dòng)；臨界狀態(tài)下噴管出口為聲速流（M=1）,噴管反壓與總壓值比等于臨界壓比（0.528）; 超臨界狀態(tài)下噴管出口為聲速流（M=1）, 噴管口之后有膨脹波存在，噴管反壓不會(huì)影響噴管內(nèi)流動(dòng)流動(dòng)。三、（2分）已知壓氣機(jī)入口處的空氣溫度，壓力=.bar，在經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)進(jìn)行可逆絕熱壓縮以后，使其壓力升高了倍，即增壓比，試求壓氣機(jī)出口處溫度和比容，壓氣機(jī)所需要的容積功。設(shè)比熱容為常數(shù)，且比熱比k=1.4。解：壓氣機(jī)壓縮過(guò)程為等熵過(guò)程因此,壓強(qiáng)和比容分別為: (K) (kg/m3) 容積功 (kJ/kg)四、空氣沿如圖1所示的擴(kuò)散管道流動(dòng)，在截面1-1處空氣的壓強(qiáng)N/m2, 溫度C,速度米/秒，截面1-1的面積=10厘米2，在截面2-2處空氣速度降低到=72.2米/秒。設(shè)空氣在擴(kuò)散管中的流動(dòng)為絕能等熵流動(dòng)，試求：（1）進(jìn)、出口氣流的馬赫數(shù)和；（2）進(jìn)、出口氣流總溫及總壓；（3）氣流作用于管道內(nèi)壁的力。 解：依題意。(1)進(jìn)口1-1面上的聲速和馬赫數(shù)340.17(米/秒)K 由于總溫保持不變，因此2-2界面的臨界聲速、速度因數(shù)和馬赫數(shù)分別為 (2)由滯止參數(shù)、靜參數(shù)與馬赫數(shù)的關(guān)系得到進(jìn)出口的總溫和總壓為K(3)根據(jù)沖量函數(shù)關(guān)系得到氣流作用于管壁的力為 五、在超聲速風(fēng)洞的前室中空氣的滯止溫度為T(mén)*=288K,在噴管出口處空氣的速度V1=530米/秒，當(dāng)流過(guò)試驗(yàn)段中的模型