哈工大能源学院专业课历年考研真题

2007工程流体力学（90分）（必选）一、解释下列概念（20分）1．旋转角速度、角变形速度2．动能修正因数、动量修正因数3．时间平均流速、断面平均流速4．恒定流动、缓变流动5．点源、点汇二、推求不可压缩流体恒定流动的动量方程（15分）三、推求圆管层流的速度分布规律，并求通过圆管中的流量及沿程阻力损失因数。

（15分）四、推导说明圆柱外伸管嘴出流流量增大的原因（10分）五、有长为L,直径为D的圆柱体，在图示位置上恰好处于平衡状态。

不计摩擦力，试计算1.圆柱体的重量;2.对壁面的作用力。

（15分）六、水沿两根同样长度L1=L2=40m,直径d1=40mm,d2=80mm的串联管路由水箱A自由流入水池B中。

设λ1=0.04,λ2=0.035,h=20m。

（15分）试确定：1.流量为多少？2.对L1、d1管并联同样长度及直径的支管时，流量为多少？(1) 试导出圆柱体内的一维径向稳态导热微分方程，并给出边界条件；燃烧学试题（60分）任选之三1.解释下列专业名词（15分）：（1）化合物的生成焓；（2）理论燃烧温度；（3）火焰传播速度；（4）燃料的高位发热量；（5）比表面积。

2.说明下列概念（20分）：（1）阿累尼乌斯定律；（2）扩散火焰和预混火焰；（3）影响热力着火的着火温度的主要因素；（4）链锁反应。

3.在研究碳的燃烧过程中，根据燃烧条件不同可分为几个燃烧特性区，在不同的燃烧特性区如何强化燃烧过程？（7分）4.利用非绝热条件下谢苗诺夫热自燃理论分析燃料发热量对着火的影响。

（8分）5. 假定：1）油滴为均匀对称的球体；2）油滴随风飘动，与空气没有相对运动；3）燃烧进行得很快，火焰面很薄；4）油滴表面温度为饱和温度；5）忽略对流与辐射换热；6）忽略油滴周围的温度场不均匀对热导率、扩散系数的影响；7）忽略斯蒂芬流。

试计算火焰锋面的直径、油耗量，以及油滴直径与时间的关系。

（10分）第五题图第六题图的辐射能流密度为sun q 。

(1) 试导出卫星处于日照区时该辐射散热面的平衡温度计算式； (5分) (2) 试导出卫星处于地球阴影区时该辐射散热面的平衡温度计算式；(4分)(3) 说明为什么sun αε≠? (4分)三、如下图所示，是某二维稳态导热物体的两种边界节点布置。

图中，T ∞为流体温度，h为对流换热系数。

试根据下述要求，分别写出这两种布置条件下，数值求解节点(m, n)温度的离散方程。

其它所需参数可自行定义。

(1) 该物体物性为常数，含均匀内热源v Φ； (7分)(2) 该物体无内热源，但物性不均匀，是空间坐标的已知函数。

(8分)（题三图）四、描述某对流换热现象的能量微分方程为22T T TU Va x y y∂∂∂+=∂∂∂，其中U 、V 分别为x 、y 第 6 页 共 8 页方向的速度分量，T为温度，a是热扩散率。

(1) 根据该方程分析说明该对流换热现象的类型及有关假设条件；（7分）(2) 由该方程导出相应的相似特征数，并说明导出结果的含义。

（8分）空气动力学试题（60分）任选之三1、画出如下图所示的马赫线形状。

（5分）2、“某流场中DDtρ=”或“某流场中0tρ∂=∂”表明的是同样的流动特点吗？为什么？（10分）3、收缩喷管出口已达到壅塞状态，若增加入口总压P*，问壅塞状态能否解除？出口截面处Ma数、静压、流量如何变化？（10分）4、何为滞止参数？推导滞止压力与静压之间的关系式，并解释滞止参数与静参数之间关系可以依据等熵过程计算的原因。

（15分）5、以带活塞的半无限长直圆管为例，推导弱扰动压缩波传播速度表达式；说明在什么假设条件下该过程可视做等熵过程，并推导表达式。

（20分）第7 页共8 页（5）循环输出的净功率netw（6）循环热效率tη（20分）五、试述卡诺定理对热机理论的指导意义（5分）传热学试题（60分）任选之二1、由三层材料组成的平壁，各层之间接触紧密，由左向右各层的厚度分别是123,,δδδ。

已知左、右两侧材料的导热系数分别是13,λλ。

通过稳态测量得知：平壁左右两外表面的温度分别为12,w wt t，左侧表面外高温气流温度为1ft，气流与间表面传热系数为1h。

试求中间材料的导热系数2λ。

（12分）2、如图一个二维稳态导热物体，其导热系数λ为常数，物体内部单位面积上电热功率为vq，右侧平直边界面与环境同时发生对流与辐射换热，其表面发射率为ε。

环境可看作无限大空间，温度为T∞、边界面的表面传热系数为h。

试建立数值求解边界节点温度,M nT的离散方程。

（13分）3、如图为某常物性不可压缩流体沿大平板的层流稳态边界层对流换热，由于粘度耗散，在边第 5 页共8 页(M-1, n)(M, n)(M, n+1)(M, n-1)hT∞∆x/2∆y/2∆x∆y（题2图）二、用特征线说明右图所示的流动中，所有可总质量为2 722kg。

设发射过程进行很快，压缩空气和外界间无传热现象，若不计摩擦力，求发射过程中压缩空气的热力学能变化（5分）。

五、压缩空气在输气管中的压力为0.6MPa、温度为25℃，流速很小。

经一出口截面积为300mm2的渐缩喷管后压力降为0.45MPa。

求喷管出口流速及喷管流量(按定比热容理想气体计算)（10分）。

传热学试题（60分）任选之二1. 有一长为L、直径为1D的圆柱体，外敷隔热层，已知：隔热层外径为2D，且L远远大于2D；隔热材料导热系数λ为常数；隔热层内侧壁温度为T1，外侧环境流体温度为fT（fTT>1），流体与表面传热系数为h。

（1）求隔热层外壁面温度T2、散热热流量Φ；（10分）（2）试定性分析保温层厚度δ与散热量Φ的变化关系。

（5分）2. 如图所示一扇形二维固体，右侧是黑体表面，受温度为T s的无限大黑体环境辐射；左侧表面与圆周表面受温度为T∞的流体对流冲刷，对流换热的表面传热系数为h。

将该扇形区域按图所示划分网格，半径和圆周角方向分别分成三等分，步长分别为Δr和Δθ。

忽略扇形表面的自身辐射。

试987654321hT∞T shT∞第5 页共8 页22012流体密度、导热系数空气动力学试题（60分）任选之三一、简答题（每题5分，计20分）1、某流体质点沿线段AB运动，其一维速度分布为021xV VL⎛⎫=+⎪⎝⎭，求X A=0、X B=L处的流体质点加速度。

2、为什么说Ma数体现了气体宏观运动动能与气体分子无规则运动动能之比？3、温度增加时，气体相邻流层间因黏性作用导致的切应力是增加还是下降的？为什么？4、“旋涡既不能自生也不能自灭”这句话在什么条件下是正确的？二、两个高尔夫球，一个是表面有圆形凹陷的标准球体，另一个球的表面则被加工成是完全光滑的，其它参数均一样。

如果用足够大的、相同的力击打它们并使其在空中飞行，请问那个球的飞行距离更远一些？为什么？（10分）三、超音速气流流出管道，左图为管道出口处气流压力P大于管道外部环境压力Pa；右图为管道出口处气流压力P等于管道外部环境压力Pa，但下端壁与外折角为θ的壁面相连。

请在图中画出波系图及气流流动方向变化，并标出波系性质、比较不同区域的压力大小。

（10分）四、空气在如下图所示的收缩喷管中做等熵流动，进口截面参数为V1=250m/s，p1=2.22⨯105Pa，T1=899K，背压p b=0.98⨯105Pa。

求喷管出口截面压力p e、温度T e、流速V e。

已知气体常数R=287.06J/(kg.K)，C p=1004.5J/(kg.K)，比热比k=1.4。

(20分)第7 页共8 页第共页五．如图所示的曲管AOB 。

OB 段长1l =0.3m ，45AOB ∠=︒，AO 垂直放置，B 端封闭。

管中盛水，其液面到O 点的距离2l =0.23m 。

此管绕AO 轴旋转。

问转速为多少时B 点的压强将与O 点相同？（10分）第五题图六.水射流以20m/s 的速度从直径d=100mm 的喷口射出，冲击一对称叶片，叶片角度θ=45°，求：1. 当叶片不动时射流对叶片的冲击力； 2. 当叶片以12m/s 的速度向右运动而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击力。

(15分)第六题图第2页共8页五．两水池隔墙上装一半球形堵头，如图。

已知：球形堵头半径Ｒ=1m，测压管读数h=200mm。

求：（1）水位差ΔH；（2）半球形堵头的总压力的大小和方向。

（15分）第五题图六. 已知文丘里流量计的尺寸为：D、d、L,并与水平面成α角放置。

测压管读数h，水银密度ρ2，被测量液体的密度为ρ1，不计任何损失，试证明：流量q v和安放角度α无关。

（15分）第六题图。