工程流体力学习题 第八章.doc

第八章

8-1 根据通用气体常数值8314K

M m N m ⋅⋅，计算下列气体的气体常数值R ：空气，氧气，氮气，氦气，氢气，甲烷，一氧化碳，二氧化碳。

8-2 当上述气体温度为15℃，求其音速。

8-3 如果上述气体的马赫数M=2，求其实际流速。

8-4 求证c 2

v p p 1k K 2

=+-。 8-5 输送氩气的管路中装置一皮托管，测得某点的总压力158kN/m 2，静压力104kN/m 2,管中气体温度20℃，求流速：

1）不计气体的可压缩特性；

2）按绝热压缩流计算。

8-6 求证

⎥⎦

⎤⎢⎣⎡--=-1)P p (1K 2M K 1k 0。 8-7 已知空气流速V=500m/s ，温度t=15℃,静压p=1atm,试求其M 数，总温T 0和总压p 0。 8-8 空气气流的滞止压强P 0=490kN/m 2，滞止温度T 0=293K,求滞止音速a 0及M=0.8处的音速、流速和压强值。

8-9 氧气罐中的稳定压力P 0=8atm, 温度为t=27℃, 当出流M 数分别为0.8; 1.0; 2.0;求出口的气体流速V ，温度t, 静压P 和密度ρ。

8-10 空气喷管的临界直径d *=10mm ，每秒体积流量为0.1Nm 3/s,当总温T 0=300K ，试计算喷管所要求的总压P 0，临界流速V *，出口速度V 。已知P b =Pa=1atm 。

8-11 根据上题条件，如果总温提高到420K ，为保证质量流量不变，其总压P 0应如何调整。 8-12 空气拉瓦尔喷管的出口马赫数Me=2，出口直径d e =20cm ，出口压力Pe=1atm,出口温度T e =173K, 试求列未知数：临界断面A *，总温T 0，总压P 0，质量流量m 。

8-13 空气罐中的绝对压强P 0=700kN/m 2,t 0=40℃,通过一喉部直径d=25mm 的拉瓦尔喷管向大气中喷射，大气压强P 2=98.1kN/m 2,求：

1） 质量流量m ；

2） 喷管出口断面直径d 2;

3） 喷管出马赫数M 2。

8-14 已知空气自喷管出流速度V=500m/s ，如果测得的气流的静温t=11℃，静压P=1atm, 试求气流的马赫数M ，总温T 0和总压P 0.

8-15 氧气按定熵过程经拉瓦尔喷管向大气出流，当地大气静压为1.00×105N/m 2，喷管入口断面气体静压为5.00×105N/m 2, 静温为310K ，流速为120m/s 试求：

1）临界断面气体的静温（T *），静压（P *）和流速V *（用公式计算）。

2）气体正常膨胀至拉瓦尔喷管出口断面时的静温T e ，马赫数M e 和流速V e （用定熵流函数表）。 8-16 求证 2*2max a 1

K 1K V -+= 8-17 空气流经喷管，在I 载面断积为A 1，M 1=0.4，P 1=2.0684×105N/m 2,下流断面积为A 2=0.632A 1时,P 2=1.379×105N/m 2,求M 2。

8-18 当理想空气马赫数M 1=0.8，M 2=0.4时，求喷管断面积比A 1/A 2。

8-19 空气经管道某截面速度为V=182.88m/s ，质量流量m=9.072kg/s ，截面面积A=0.0516m 2,马赫M=0.5，求压力P 。

8-20 给定滞止参数P 0,T 0,环境压力Pa ，若使质量流量m 增加二倍，则出口断面积Ae 如何变化，写出推导公式。

8-21 设计一个四孔喷头，条件是氧气的体积流量Q=16000Nm 3/h ，滞止压力P 0=8atm,设计温度t=15℃,氧气喷头出口截面压力Pe=1.2atm,要求：

1）确定喷管尺寸；

2）绘制喷管简图，喷头最大外径按D 外=180mm ；

3）确定气动参数P ，T ，ρ，V ，a 沿管长变化；

4）求喷管承受的推力：

5）当P 0=1.2~20atm 变化时，绘制流量随滞止压力变化曲线m=f （P 0）;

6)当t 0= -50~30℃变化时，绘制流量随滞止温度变化曲线m=f(T 0).

设计时每孔与中心线夹角为6°~9°，缩扩段中间保留直线段（0.5~1.0）D *。

8-22 试求空气在喷管中的临界速度。已知进出处的压强P 1=108kPa,温度t 1=280℃,速度V 1=205,/s 。

8-23 已知容器中空气的温度为25℃,压强为50kPa ，空气流从出口载面直径为10cm 的渐缩喷管中排出，试求在等熵条件下外界压强为30、20和10kPa 时，出口截面处的速度和温度各为多少？

8-24 喷管前蒸气的滞止参数为P0=1180kPa，T o=300℃,喷管后的压强P amb=294kPa.试问应采用什么形式的喷管？在无摩擦绝热的理想情况下，喷管的截面积应为多大？已知蒸气流量为q m=12kg/s。

8-25 设计一Ma=3.5的超声速喷管，其出口截面的直径为200mm，出口气流的压强为7kPa,温度为-85℃，试计算喷管的喉部直径、气流的总压和总温。

8-26 大型容器中的空气静压为4.8×105Pa、静温为320K, 经内径为0.075m的管道排入大气（压强为1.013×105Pa）.如果有335kJ/kg的热量传给了气体，试计算：（1）管道进口和出口的气流马赫数；（2）进口和出口的T、P、ρ和V；（3）质量流量。已知 =1.4, c p=1004.8J/(kg·K)。