氣體動力學基礎試題與答案

1、一、 解釋下列各對名詞并說明它們之間的區(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膨脹波和激波二、 回答下列問題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狀態(tài)分別是什么？各有何特點？三、（2分）已知壓氣機入口處的空氣溫度，壓力=.bar，在經過壓氣機進行可逆絕熱壓縮以后，使其壓力升高了倍，即增壓比，試求壓氣機出口處溫度和比容，壓氣機所需要的容積功。設比熱容為常數(shù)，且比熱比k=1.4。四、空氣沿如圖1所示的擴散管道流動，在截面1-1處空氣的壓強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。設空氣在擴散管中的流動

2、為絕能等熵流動，試求：（1）進、出口氣流的馬赫數(shù)和；（2）進、出口氣流總溫及總壓；（3）氣流作用于管道內壁的力。11V1V222六、(15分)在超聲速風洞的前室中空氣的滯止溫度為T*=288K,在噴管出口處空氣的速度V1=530米/秒，當流過試驗段中的模型時產生正激波（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、解釋下列各對名詞并說明它們之間的區(qū)別與聯(lián)系（共分，每題分）1 軌線和流線答：軌線是流體質點運動的軌跡；流線是一條空間曲線，該曲線上任一點的切線與流體在同一點的速度方向一致。 區(qū)別：軌線的是同一質點不同時刻的位置所連成的曲線；流線是同一時刻不同質點運

3、動速度矢量所連成的曲線。 聯(lián)系：在定常流動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是氣體運動速度與當?shù)芈曀俚谋戎?；速度系?shù)是氣體運動速度與臨界聲速的比值。區(qū)別：速度相同時氣體的馬赫數(shù)與靜溫有關，最大值為無限大，而速度系數(shù)于總溫有關，其最大值為有限值。聯(lián)系：已知馬赫數(shù)可以計算速度系數(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或加速時所產生的壓力擾動波；激波是超音速氣流流動方向向內偏轉所產生強壓縮波。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

4、自由表面上反射為壓縮波。這是因為膨脹波在自由表面反射之前壓力與自由表面一致，但經過膨脹波之后氣流的壓力下降，要使氣流壓力恢復到自由表面的壓力，必須經過一道壓縮波提高壓力（見示意圖）。p1=pap3<pap1=pap4=pa5 收斂噴管的三種流動狀態(tài)分別是什么？各有何特點？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)下噴管內和噴管出口流動速度均為亞聲速(M<1)，噴管反壓會影響噴管內流動流動；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，噴管反壓不會影響噴管內流

5、動流動。三、（2分）已知壓氣機入口處的空氣溫度，壓力=.bar，在經過壓氣機進行可逆絕熱壓縮以后，使其壓力升高了倍，即增壓比，試求壓氣機出口處溫度和比容，壓氣機所需要的容積功。設比熱容為常數(shù)，且比熱比k=1.4。解：壓氣機壓縮過程為等熵過程因此,壓強和比容分別為: (K) (kg/m3) 容積功 (kJ/kg)四、空氣沿如圖1所示的擴散管道流動，在截面1-1處空氣的壓強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。設空氣在擴散管中的流動為絕能等熵流動，試求：（1）進、出口氣流的馬赫數(shù)和；（2）進、出口氣流總溫及總壓；（3）氣流作用于管道內壁的力。 解：依題意。(1)進口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)的關系得到進出口的總溫和總壓為K(3)根據(jù)沖量函數(shù)關系得到氣流作用于管壁的力為 五、在超聲速風洞的前室中空氣的滯止溫度為T*=288K,在噴管出口處空氣的速度V1=530米/秒，當流過試驗段中的