哈尔滨工业大学动力工程与工程热物理硕士研究生入学考试专业课试题.doc

哈尔滨工业大学动力工程与工程热物理硕士研究生入学考试专业课试题

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　　　哈尔滨工业大学

二○○八年硕士研究生入学考试试题
考试科目：_工程流体力学__ 报考专业：动力工程及工程热物理
考试科目代码：[ 820 ]
考生注意：答案务必写在答题纸上，并标明题号。答在试题上无效。
该试卷包含工程流体力学（90分）必选部分和工程热力学（60分）、传热学（60分）、空气动力学（60分）、燃烧学（60分）4门课程任选其一，满分150分。
题号

总分
分数

150分
工程流体力学（90分）（必选）
一、 解释下列概念（20分）
1． 等压面、压力体
2． 力势函数、速度势函数
3． 迹线、流线
4． 层流、紊流
5． 质量力、表面力
二、 推求理想流体非恒定有旋运动的伯努利积分（15分）
三、 推求粘性流体应力形式的运动微分方程（15分）
四、试证明在不可压缩流体的缓变过流断面上满足静压强分布规律（10分）
五、如图所示，涵洞进口设圆形平板闸门，其直径d=1m，闸门与水平面成倾角并铰接于B点，闸门中心点位于水下4m，门重G=980N。当门后无水时，求启门力T（不计摩擦力） （15分）
六、图示有一水电站压力水管的渐变段，直径D1=1.5m，D2=1m，渐变段起点压强p1=400KN/m2,流量qv=1.8m3/s,若不计水头损失，求渐变段镇墩上所受的轴向推力为多少（不计摩擦力）？ （15分）

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第五题图

第六题图

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工程热力学试题（60分）任选之一

一、是非判断：是在（ ）内画“＋”号，非在（ ）内画“—”号，每题1分，共10分

1、热力系是具体指定的热力学的研究对象（ ）。
2、绝热闭口系就是孤立系（ ）。
3、绝热闭口系的熵增等于孤立系的熵增（ ）。
4、状态方程是描述状态参数之间关系的方程（ ）。
5、平衡状态是热力系宏观性质不随时间变化的状态（ ）。
6、通用气体常数对理想气体（单一的和混合的）都是一个不变的常数（ ）。
7、在初态和终态相同时工质经过不可逆过程的熵增必然大于经历可逆过程的熵增（ ）。
8、理想气体的热力学能、熵和焓都仅仅是温度的单值函数（ ）。
9、未饱和湿空气的干球温度、湿球温度tw、露点温度td三者关系为t > tw> td（ ）。
10、任何动力循环，循环净功w0总等于循环净热量q0（ ）。

二、选择填空：（单选） 每题 1分， 共10分

1、绝热系与外界没有（ ）交换。 A、热量 B、物质 C、功
2、右列压力中哪个是状态参数（ ）。 A、表压力 B、真空度 C、绝对压力
3、功损来自于（ ）。 A、物质交换 B、摩擦 C、温差传热
4、（ ）是不可逆损失来源之一。 A、耗散 B、物质交换 C、等温吸热
5、湿度的取值不可能是（ ）。 A、 B、 C、
6、不可逆循环的熵产是（ ）。 A、等于零 B、大于零 C、小于零
7、迈耶公式只对（ ）适用。 A、理想气体 B、实际气体 C、液体
8、不可逆过程是（ ）的。 A、可逆向进行 B、不可逆向进行
9、自发过程是（ ）过程。 A、可逆 B、不可逆 C、不确定
10、实际热机效率总比卡诺热机效率（ ）。 A、大 B、不确定 C、小

三、请解释下列概念：每题 2分， 共20分

1、表压力和真空度 2、状态量和过程量 3、自发过程和非自发过程
4、可逆过程和不可逆过程 5、熵流和熵产 6、绝对湿度和相对湿度
7、饱和湿蒸汽和饱和湿空气 8、流体的临界状态和流动的临界状态
9、压缩比和压缩因子 10、功损和火用损

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四、请试述卡诺定理和卡诺循环对热机理论的原则指导意义（8分）。

五、一个容积为5m3只能承受0.5 MPa压力的氧气罐，罐内氧气的表压力pg1 = 0.05 MPa，温度t1 =17 0C。有人想要往罐内充进21 kg、温度为40 0C的氧气，可不可能？氧气可视为理想气体，氧气的气体常数Rgo2 ＝259.8J/(kg.K)，测得当时大气压力pb = 0.1MPa (12分) 。

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传热学试题（60分）任选之二
一、某常物性（物性符号自行设定）、厚度为（）、含有均匀内热源（）的大平板经历非稳态导热过程，已知某时刻板内温度分布为，为已知常数。对该时刻，试求解：
（1）和处的热流密度？(4分)
（2）若平板面积为A（），单位时间内平板内增加的热量？(7分)
（3），，处温度随时间的变化率？(6分)

二、某卫星经过一辐射散热表面向温度为绝对零度的宇宙空间散热，已知卫星内部发热需要经过该表面散出的热流密度为，表面的太阳吸收率为，发射率为，而且；该表面与地球始终不可见，但在卫星轨道的日照区，太阳投射到该表面的辐射能流密度为。
(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? (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，为流体温度，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； (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)

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（题三图）

四、描述某对流换热现象的能量微分方程为，其中、分别为x、y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）

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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”或“某流场中”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能够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示式；说明在什么假设条件下该过程可视做等熵过程，并推导表示式。（20分）

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燃烧学试题（60分）任选之四
1.解释下列专业名词（15分）：
（1） 化合物的反应焓；
（2） 绝热火焰温度；
（3） 过量空气系数；
（4） 燃料的低位发热量；
（5） 斯蒂芬流。
2.说明下列概念（20分）：
（1） 质量作用定律；
（2） 湍流预混火焰的特点和分类、；
（3） 燃烧过程中的NOx生成类型；
（4） 碳粒燃烧的谢苗诺夫准则及其物理意义。
3.试分析影响可燃气层流火焰传播速度的因素有哪些，为提高层流火焰传播速度应该
采取哪些措施？（7分）
4.利用非绝热条件下谢苗诺夫热自燃理论分析环境温度对着火的影响。（8分）
5.直流煤粉燃烧器的着火原理是什么？对于低挥发分的贫煤或无烟煤，为改进燃料的着火和燃烧，在一次风和二次风的风温、风速和风率的选择上应采取哪些措施？
（10分）