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？传热学试题（60分）任选之一一、如图所示的平板稳态导热问题，平板两侧的表面温度分别为1t、2t（1t2t）;平板的导热系数随温度变化，即)1(0ta,0为1231t2txt温度0t时材料的导热系数。试分析说明：0a、0a和0a三种情况分别对应图中三条曲线的哪一条？(9分)二、一半径为0r的长实心圆柱体，内部发热强度沿径向非均匀，其内热源强度为0()(1)rBr，0、B为常数；外表面温度均匀为0t。(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；（10分）(2)根据微分方程与边界条件导出圆柱体内的温度分布表达式。（5分）三、已知一边界层对流换热的能量微分方程为22TTTUVaxyy，其中U、V分别为x、y方向的速度分量，T为温度，a是热扩散率。(1)试分析说明该能量微分方程的前提条件；（5分）(2)试由该能量微分方程导出所包含的相似特征数。（9分）四、某固体表面的光谱发射率与表面温度T无关，随波长变化关系如下式：0.5,2m0.9,2ma).试利用黑体辐射函数给出该表面全波长发射率随温度变化关系的表达式。b).若有一温度为sT的黑体照射该固体表面，写出此时该表面的全波长吸收率表达式。（6分）五、某半导体芯片的总功率为Q、体积为V、导热系数为、密度为、比热为pc；表面向温度为ft的冷气流散热，表面传热系数为h。已知芯片未工作时的温度均匀，与环境气流温度相同。为数值求解芯片开始工作后的瞬态温度分布，建立如图所示的离散网格，试建立求解表面节点温度tm,1的隐式离散方程。（10分）Δy/2ΔxΔyytm,1tm+1,1tm,2tm-1,1h、tf,空气动力学试题（60分）任选之二1．给出附面层发生分离的条件，并给出附面层发生分离的过程。（20分）2．对于一渐缩喷管，已知*P=10bar,*T=1050K,比热比k=1.4,出口截面积为0.12m,出口背压为4bar,若)(kfK0.04。请给出出口截面上的速度及喷管的流量。（20分）3．推导音速公式（20分）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）2008工程流体力学（90分）（必选）七、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、表面力八、推求理想流体非恒定有旋运动的伯努利积分（15分）九、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）第1页共8页第五题图第六题图工程热力学试题（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（）。第2页共8页第3页共8页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t、湿球温度tw、露点温度td三者关系为ttwtd（）。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y的取值不可能是（）。A、1yB、1yC、1y6、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0.5MPa压力的氧气罐，罐内氧气的表压力pg1=0.05MPa，温度t1=170C。有人想要往罐内充进21kg、温度为400C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)。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（m）、含有均匀内热源v（3/Wm）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2()txabxcx，abc、、为已知常数。对该时刻，试求解：（1）0x和x处的热流密度？(4分)第5页共8页第4页共8页（2）若平板面积为A（2m），单位时间内平板内增加的热量？(7分)（3）0x，0.5x，x处温度随时间的变化率？(6分)二、某卫星通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通过该表面散出的热流密度为outq，表面的太阳吸收率为sun，发射率为，并且sun；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sunq。(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?(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；(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）第6页共8页四、描述某对流换热现象的能量微分方程为22TTTUVaxyy，其中U、V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）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D0Dt”或“某流场中0t”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）燃烧学试题（60分）任选之四1.解释下列专业名词（15分）：（6）化合物的反应焓；第7页共8页第8页共8页（7）绝热火焰温度；（8）过量空气系数；（9）燃料的低位发热量；（10）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，为改善燃料的着火和燃烧，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）2009工程流体力学（90分）（必选）十、解释下列概念（20分）1．牛顿流体、粘性2．压力体、正压流体3．缓变流动、粘性底层4．水击现象、边界层5．时间平均流速、入口起始段十一、简答题1．试分析流体流经弯管时局部阻力产生的具体原因是什么？（8分）2．结合流体对圆柱体的有环量绕流，分析升力是如何产生的？（7分）十二、推求边界层的动量积分关系式（15分）四、试推导说明圆柱外伸管嘴出流流量大于同直径薄壁小孔口的出流流量（10分）五、一圆形容器，直径D=1.2m，完全充满水，顶盖上在r0=0.43m处开一小孔，敞口测压管中的水位h=0.5m，问旋转角速度ω多大时，顶盖所受的静水总压力为零？（15分）第五题图六、图示为一安全阀，其阀座直径d=25mm，当阀座处的压力p=4Mpa时，通过油的流量为qv=10L/s，油的密度为ρ=900Kg/m3，此时阀的开度x=5mm。如开启阀的初始压力p0=3Mpa，阀的弹簧刚度K=20N/mm，忽略流动损失，试确定射流方向角α。（15分）第六题图第2页共8页工程热力学试题（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、热力系是指参与热力过程的物体群（）。2、供热系数总是大于1，制冷系数也可以大于1（）。3、压缩因子的值可以大于1，也可以小于1（）。4、渐缩喷管出口气体的马赫数可以是小于1、等于1、大于1（）。5、孤立系内工质经过不可逆过程的熵变必然大于经历可逆过程的熵变（）。6、不可逆损失的来源之一是耗散效应（）。7、理想气体的热力学能、焓和熵都仅仅是温度的单值函数（）。8、气体