北航研究生课程2017年春季学期--计算流体力学基础部分期中考试题

2．简述边界层的特点（5分）
三．推求流体的连续性微分方程（12分）
四．由粘性流体应力形式出发推求粘性流体运动微分方程（N-S方程）（15分）
部损失，试求当龙头全开时供给每一住宅的流量不小于0.003 m3/s时，供水压强p M应为多少？
（16分）
第六题图
这句话是否正确？请举例说明。

4、设均匀平行流动流经直平板，如何理解下面这句话：“粘性流场中涡量从平板壁面向外传播的范围就是附面层”？。

二、收缩喷管出口已达到壅塞状态，若增加入口总压P*，壅塞状态能否解除？
此时的出口截面Ma数、压力、流量又是如何变化的？为什么？（10分）
三、证明：超声速气流通过正激波后必然变成亚声速流动。

（10分）
四、绝能等熵空气流动中，已知点1的马赫角μ1=27.70，点2的马赫角μ2=35.80，请问这是等熵膨胀还是等熵压缩流动？这两点的压强比p1/p2=?（20分）。

[标签:标题]篇一：流体力学试题及答案流体力学复习题-----2013制一、填空题1、1mmH2O= 9.807Pa2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。

3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。

4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时粘性力与惯性力的对比关系。

5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q为Q= Q1 + Q2，总阻抗S为。

串联后总管路的流量Q为Q= Q1 =Q2，总阻抗S为S1+S2。

6、流体紊流运动的特征是脉动现行，处理方法是时均法。

7、流体在管道中流动时，流动阻力包括沿程阻力和局部阻力。

8、流体微团的基本运动形式有：平移运动、旋转流动和变形运动。

9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了惯性力与弹性力的相对比值。

10、稳定流动的流线与迹线重合。

11、理想流体伯努力方程z?pr?u22g?常数中，其中z?p称为r压管水头。

12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都存在流线，因而一切平面流动都存在流函数，但是，只有无旋流动才存在势函数。

13、雷诺数之所以能判别流态，是因为它反映了惯性力和粘性力的对比关系。

14、流体的主要力学性质有粘滞性、惯性、重力性、表面张力性和压缩膨胀性。

15、毕托管是广泛应用于测量气体和水流一种仪器。

16、流体的力学模型按粘性是否作用分为理想气体和粘性气体。

作用与液上的力包括质量力，表面力。

17、力学相似的三个方面包括几何相似、运动相似与动力相似。

18、流体的力学模型是连续介质模型。

19、理想气体伯努力方程p?（z1-z2）（????g）p?（z1-z2）（????g）??u22中，全称，-z2）（????g）?p??u22压，p?（z?u221称总压20、紊流射流的动力特征是各横截面上的动量相等。

21、流体的牛顿内摩擦定律的表达式???u?dudy；pa?su的单位为pa.s 。

中国计量大学2017 ~ 2018 学年第 1 学期《工程流体力学》课程考试试卷（A）开课二级学院：机电学院，考试时间：2018年 1 月 3 日14 时考试形式：闭卷□√开卷□，允许带计算器、绘图工具入场考生姓名：学号：专业：班级：一、填空题（10×2=20分）1、流体力学有三种研究方法，其中，通过分析问题的主次因素提出适当的假定，抽象出理论模型，运用数学工具寻求流体运动的普遍解，这种方法称为________________。

2、1904年，普朗特提出了______________，使纯理论的古典流体力学开始和工程实际相结合。

3、流体的重度为单位体积流体所受的______________，其计算公式为：______________。

4、为了研究问题的方便，使问题简化，在某些场合可以不考虑流体的粘性，这种流体称为_____________。

5、作用在流体微团上的力可以分为质量力和表面力，其中重力属于____________，流体静压强属于____________。

6、等压面也是____________面；两种不相混合的液体的交界面是____________面。

7、描述流体运动的方法有拉格朗日法和欧拉法两种，被称为质点系法的是______________，着眼于空间固定点物理量变化的是______________。

8、无粘流体运动微分方程的伯努利积分应满足：质量力定常且有势；流体是______________；流体运动是______________。

9、对于圆管层流流动，在其他条件不变的情况下，平均流速越大，沿程阻力系数______________。

10、______________是指实物流动和模型流动在对应点上对应物理量都应该有一定的比例关系，它包括几何相似、运动相似和______________三个方面。

二、名词解释（6×3=18分）1、定常流动和非定常流动2、牛顿流体3、拉格朗日法和欧拉法4、粘性流体的伯努利方程(写出公式)5、欧拉数6、水力光滑管和水力粗糙管三、简算题（6×3=18分）1、两块平板水平放置，面积足够大，且相距5mm ，两板之间充满了粘度31.0010Pa s μ-=⨯的液体，下板固定不动，上板以1m/s 的速度移动，假设两板间的速度线性分布，则油中的切应力τ=______________。

计算流体力学基础部分小结一．偏微分方程（PDE）的性质：1．线性方程、非线性方程和方程的守恒型2．椭圆、抛物、双曲方程的定义和判断方法二．构筑差分方式的方法1．用Taylor公式2．用多项式三．差分方程（PDE）的性质1．相容性、收敛性和稳定性；Lax定理2．等价微分方程推导和精度分析3．稳定性分析：孤立扰动法和V on Neumann方法四．推进型方程（双曲、抛物型方程）1．影响域和依赖域；双曲型方程的CFL条件2．频散和耗散3．显式格式和隐式格式的不同特点（对双曲方程而言）4．抛物型方程常用格式①FTCS格式②Dufort-Frankel格式③Laasonen格式④Crank-Nicolson格式5．双曲型方程常用格式①Euler后差格式（仅对迁移方程而言）②Lax-Wendroff格式（含推导）③MacCormark格式④Crank-Nicolson格式五．平衡型方程（椭圆型方程）1．求解Laplace方程的五点格式2．各种迭代方法（含推导）①点迭代（Jacobi、G-S和SOR）②线迭代（Jacobi、G-S和SOR）③ADI法（Jacobi、G-S和SOR）六．常见格式（Euler方程）1．MacCormark格式的优缺点2．AF格式的特点（以上两种格式均以Euler方程为求解对象）七．网格生成与坐标变换1．为什么要采用贴体网格2．为什么要进行坐标变换3．对网格的几个主要的要求八．边界条件处理1．确定边界条件的两个原则2．何谓“解析边界条件”？何谓“数值边界条件”？3．如何确定进出口边界条件？4．如何确定物面边界条件？。

液压传动与控制一、单项选择题1．液压系统的工作压力取决于（）.A．负载 B．泵吸压油口压差 C．泵的额定压力 D．溢流阀的调定压力2．L—HL22普通液压油表示该油在400C时的平均运动粘度为（）.A．22m2/s B．22dm2/s C．22cm2/s D．22mm2/s3．绝对压力为0。

4个大气压，其真空度为( )。

A．0。

4个大气压 B．0.6个大气压 C．-0。

4个大气压 D．—0。

6个大气压4．层流时的动能修正系数α一般取( ).A．1 B．1.33 C．1.5 D．25．流动液体的能量守恒定律是根据（）导出的。

A．动量守恒定律 B．质量守恒定律 C．帕斯卡定律 D．伯努利方程6．实验台上的压力表测量的是（)。

A．大气压力 B．绝对压力 C．相对压力 D．真空度7．液压泵吸油口的压力为P1,压油口压力为P2,其输出功率为（）和输出流量的乘积。

A．P1 B．P2 C．P1—P2 D．P2-P18．计算沿程阻力系数λ时，不必考虑（ ).A．管子长度 B．油液粘度 C．液流速度 D．管子直径9．在( ）工作的液压系统容易发生气蚀.A．高原 B．洼地 C．平原 D．沙漠10．下面（）的说法是不正确的。

A．水力直径对通流能力影响很大 B．圆形截面水力直径最大C．水力直径大，通流面积小时也不易堵塞 D．水力直径小表示通流阻力小11．光滑的金属圆管内液流的临界雷诺数为( )。

A．1100～1600 B．1600~2000 C．2000～2300 D．2500～3000 12．液压系统的故障大多数是由（）引起的。

A．系统漏油 B．油温过高 C．油液污染 D．油液粘度不对13。

油泵吸油高度一般应（ )。

A．〈0.5m B．〉0。

5m C．0。

5m～1m D．>1m14．我国生产的机械油和液压油采用40℃时的（ )作为其标号。

A．赛氏秒 B．恩氏度°Ｅ C．动力粘度Ｐa。

S D．运动粘度mm2/s 15．关于气压与液压传动叙述错误的是（ ).A．气压传动无介质费用和供应上的困难，泄漏不会严重影响工作,不会污染环境B．气压传动工作压力低,元件材料和制造精度高C．气压传动工作速度的稳定性要比液压传动好D．气压传动同液压传动相比出力较小,且传动效率低16. 紊流时的动能修正系数α一般取（）。

网格生成方法及网格质量控制（文献综述）院系：能源与动力工程学院姓名：学号：指导老师：宁方飞一、前言有限元网格生成是工程科学与计算科学相交叉的一个重要研究领域，在经历了30多年发展后的今天依然十分活跃一方面，有限元法己成为一种能够有效地求解各类工程和科学计算问题的通用数值分析方法：另一方面，计算机硬件运算能力的不断提高也容许人们对工程和科学计算的规模、复杂度、效率、精度等方面提出更高的要求。

作为有限元走向工程应用的桥梁的有限元网格生成由此获得了源源不断的外在动力。

同时，有限元网格生成算法研究中的某些难点问题始终未能获得真正意义上的解决，它们的研究解决对计算几何与计算数学都具有重要的理论价值。

有限元网格生成方法研究领域己取得许多重要成果，形成了独特的方法论体系，提出了许多有效的算法并研制出一些成功的工程化软件产品。

近10年来，有限元网格生成方法研究不断地深入、完善和发展，各国科研人员不断尝试得到适应性强、应用范围广泛的网格生成方法。

研究重点由二维平面问题转移到三维曲面和三维实体问题，从三角形/四面体网格自动生成转移到四边形/六面体网格自动生成，在并行网格生成、自适应网格生成、贴体坐标网格生成、各向异性网格生成等方面亦取得许多重要进展[1]。

另一方面，不同的网格在有限元计算中表现各异。

网格质量对数值求解效率、收敛性和精度的巨大影响也在逐渐被人们认识到。

因此，网格生成后的质量分析、后处理成为新的研究课题。

尤其针对复杂计算区域，或者不易获得实验数据校核的计算区域，更需要获得高质量的计算网格。

二、网格生成方法对不规则区域中的流动与传热问题进行数值计算，首先要解决如何进行区域离散化问题。

现在有多种对不规则区域进行离散生成计算网格的方法，统称为网格生成技术。

本章主要详细介绍结构与非结构网格生成技术。

2.1 概述积分区域的网格划分直接影响到方程离散的难易，数值计算的快慢和所需计算机内存的大小，也影响到数值解的收敛性和准确性。

中国计量大学2017 ~ 2018 学年第 1 学期《工程流体力学》课程考试试卷（B）开课二级学院：机电学院，考试时间：2017 年 1 月 3 日14 时考试形式：闭卷□√开卷□，允许带计算器、绘图工具入场考生姓名：学号：专业：班级：一、填空题（10×2=20分）1、流体有两个特征，一是流体不能承受____________，而是流体在宏观平衡状态下不能承受_____________。

2、在研究流体宏观规律时，一般不需要考虑分子的微观结构，为此可以引入流体质点的概念，流体质点的宏观尺寸_____________，微观尺寸_____________。

3、内摩擦力满足牛顿内摩擦定律的流体称为______________，反之______________。

4、流体具有一定的压缩性和膨胀性，但有时为了研究问题的方便，可将流体的压缩系数和膨胀系数都视为零，这样的流体称为____________________。

5、相对压强高度和绝对压强高度均称为____________水头，位置高度和测压管高度之和称为____________水头。

6、____________是流体质点的运动轨迹，它表示流体质点在一段时间内的运动情况；____________是流体流速场内反映瞬时流速方向的曲线。

7、流线之间的夹角很大的流动称为____________；流线的曲率半径很大的流动称为____________。

8、毕托管是测量____________的仪器，它是以________________为工作原理而制成的。

9、根据过流断面的变化情况可以将流体运动时的阻力分为_____________和_____________。

10、力学相似是指实物流动和模型流动在对应点上对应物理量都应该有一定的比例关系，力学相似的三个基本比例尺分别为长度比例尺、______________和______________。

二、名词解释（6×3=18分）1、连续介质假设2、非牛顿流体3、压力体4、不可压缩流体的连续性方程(写出公式)5、湿周6、紊流三、简算题（6×3=18分）1、已知某条件下，空气的动力粘度为30.010010Pa sμ-=⨯，运动粘度为62113.010m s ν--=⨯，则此时空气的重度为______________。

北航研究生课程实验流体力学重点第一章：相似理论和量纲分析①流体力学相似？包括几方面内容？有什么意义？流体力学相似是指原型和模型流动中，对应相同性质的物理量保持一定的比例关系，且对应矢量相互平行。

内容包括：1.几何相似—物体几何形状相似，对应长度成比例；2.动力相似—对应点力多边形相似，同一性质的力对应成比例并相互平行 （加惯性力后，力多边形封闭）；3.运动相似—流场相似，对应流线相似，对应点速度、加速度成比例。

②什么是相似参数？举两个例子并说明其物理意义必须掌握的相似参数：Ma ，Re ，St 。

知道在什么流动条件下必须要考虑这些相似参数。

相似参数又称相似准则，是表征流动相似的无量纲特征参数 。

1.两物理过程或系统相似则所有对应的相似参数相等。

例如：假定飞机缩比模型风洞试验可以真正模拟真实飞行，则原型和模型之间所有对应的相似参数都相等，其中包括C L , C D , C M ：S V LC L 221ρ=S V DC D 221ρ=SbV MC M 221ρ=风洞试验可以测得CL, CD, CM 值，在此基础上，将真实飞行条件带入CL, CD, CM 表达式，可以求得真实飞行的升力、阻力和力矩等气动性能参数。

2.所有对应的相似参数相等且单值条件相似则两个物理过程或系统相似。

例如：对于战斗机超音速风洞试验，Ma 和Re 是要求模拟的相似参数，但通常在常规风动中很难做到。

由于对于此问题，Ma 影响更重要，一般的方案是保证Ma 相等，对Re 数影响进行修正。

;R e V pM a a RTaV L l St Vρρωμ∞∞=====Ma 为惯性力与弹性力之比，在可压缩流动中考虑。

Re 为惯性力与粘性力之比，在粘性流动中考虑。

St 为无量纲频率，在周期性流动中考虑。

另，通常风洞模型试验模拟飞行器试验要满足的主要相似参数： 超音速：Ma 和Re （需要同时考虑压缩性和粘性影响）；低速（Ma<0.3 ）：Re （压缩性影响可忽略，只考虑粘性影响）。

1、流体重度的表达公式为（ A ）。

A. g ρB. g μC. 2g ρ D. 3g ρ2、流体静压强p 的作用方向为（ D ）。

A. 平行受压面B. 垂直受压面C. 指向受压面D. 垂直指向受压面 3、绝对压强的起量点为（ A ）。

A. 绝对真空B. 标准大气压C. 当地大气压D. 液面压强 4、如下图所示，容器内盛有两种不同的液体（ρ1<ρ2），则图中测压管内液体高度h =（ C ）。

A. 12h h +B. 1122h h ρρ+C 1122h h ρρ+ D. 2121h h ρρ+5、在平衡液体中，质量力与等压面（ D ）。

A. 重合B. 平行C. 相交D. 正交 6、当液流为恒定流时，必有（ A ）等于零。

20 年 月江苏省高等教育自学考试038328601流体力学基础一、 单项选择题（每小题1分，共15分）在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答 案，并将其字母标号填入题干的括号内。

A. 当地加速度B. 迁移加速度C. 向心加速度D. 合加速度 7、均匀流过流断面上各点的（ B ）等于常数。

A. pB. p z gρ+ C. 22p u g g ρ+ D. 22p u z g g ρ++8、实际流体恒定元流的总水头线坡度J =（ D ）。

A. dz dl- B. p d z g dl ρ⎛⎫+ ⎪⎝⎭-C. 22p u d g g dl ρ⎛⎫+ ⎪⎝⎭-D. 22p u d z g g dlρ⎛⎫++ ⎪⎝⎭- 9、实际流体恒定元流的测压管水头坡度J p =（ B ）。

A. dz dl- B. p d z g dl ρ⎛⎫+ ⎪⎝⎭-C. 22p u d g g dl ρ⎛⎫+ ⎪⎝⎭-D. 22p u d z g g dlρ⎛⎫++ ⎪⎝⎭- 10、文丘里管是一种测量（ D ）的仪器。

A. 点流速B. 压强C. 密度D. 流量 11、如下图所示，输气管在喉道处用一玻璃管与盛水容器相连，已知玻璃管内水的上升高度为h ，则输气管喉道断面的相对压强为（ C ）。

北京航空航天大学2017年《流体工热综合》复习考试大纲第一部分工程流体力学（40%，60分）一、考试范围及内容1、流体力学的基本概念连续介质的概念，流体的基本性质，广义牛顿内摩擦定律，流线和迹线的概念，流线方程。

2、流体静力学流体静平衡方程，自由面的形状，非惯性坐标系中静止液体的压力分布规律。

3、一维定常流动的基本方程控制体和体系，连续方程，动量方程，动量矩方程，伯努利方程，能量方程。

4、粘性流体动力学基础粘性流体运动的两种流态，微分形式的流体力学基本方程组，N-S方程的准确解，初始条件和边界条件。

5、边界层流动边界层的概念和流动特征，边界层几种厚度的定义，平板边界层的积分方程及其解。

6、可压缩流动可压缩流动的基本概念和流动特性，声速和马赫数，等熵可压缩流动的基本关系式，激波、压缩波和膨胀波的基本性质。

二、基本要求1、对流体的力学特性（连续性、压缩性、粘性、粘性流体的应力）以及作用力的分类有清晰的概念。

2、熟悉描述流体运动的方法，能够正确地列出流线方程和计算流动参数。

3、会建立一维定常流动的基本方程（连续方程、动量方程、伯努利方程和能量方程）。

能正确地运用这些基本方程解决简单的一维定常流动问题。

4、掌握判定流态（层流、湍流）的方法和湍流的最基本知识。

了解粘性流体运动的特点、湍流的处理方法，掌握二维不可压粘性流体的N－S方程和雷诺方程。

5、掌握边界层的概念，会建立边界层积分关系式，并用平板边界层的计算方法对工程问题做近似估算。

了解边界层分离的原因、后果及防止分离的一般方法。

6、理解可压缩流动的特点，掌握气流滞止参数、临界参数、速度系数及气动函数的物理意义及其在气动参数计算中的作用。

了解激波、压缩波和膨胀波的一般性质及对流动参数的影响。

第二部分工程热力学（40%，60分）一、考试范围及内容1、基本概念热力学系统；工质的热力学状态及其基本状态参数；平衡状态、状态方程式、坐标图；工质的状态变化过程；功和热；热力循环。

第一章 液压油及液压流体力学基础第一节 液压油一． 基本物理性质1. 油的密度和重度密度 ρ ：单位体积流体内所含有的质量。

均质液体： 非均质液体： 重度 γ ：单位体积流体内所含有的重量。

均质液体： 非均质液体： 常用值：ρ油 = 900 kg/m 3 , .γ油 = 8.8⨯103 N/m 32. 油的压缩性(1) 压缩性：液体受压而使其体积减小的特性，用压缩系数κ来表示。

体积弹性模量K ：压缩系数κ的倒数.常用值：K 油 = 0.7 ⨯109 N/m 2Vm=ρVmV ∆∆=→∆0lim ρVG V ∆∆=→∆0lim γgV mgV Gργ===dpdVV dp V dV⋅-=⋅-=11κdVdpV K ⋅-==κ1一般液压系统的静态分析和计算时，可以不考虑其压缩性3.油的粘性（1）粘性的意义液体在外力作用下流动时，液体分子之间的内聚力会阻碍其分子间的相对运动，而产生内摩擦力，这一特性称作液体的粘性。

（2）油的粘度液体的粘性用粘度来表示。

常用的粘度：动力粘度、运动粘度和相对粘度①动力粘度μ（绝对粘度）物理意义：当速度梯度等于1时，接触液体层间单位面积上的内摩擦力。

国际单位SI：N⋅s/m2，简称：Pa⋅s，工程单位CGS：dyn⋅s/cm2，简称：P (泊)。

换算关系：1Pa⋅s = 10 P =103cP②运动粘度ν国际单位SI：m2/s；ρμν=dudyτμ=工程单位CGS ：cm 2/s ，简称：St(斯)。

mm 2/s ，简称：cSt(厘斯)。

换算关系：1m 2/s = 104cm 2/s = 104 St = 106 cSt10号机械油：该油在50︒时运动粘度的平均值为10mm 2/s ，ν50=10cSt相对粘度以相对于水的粘度大小来度量油的粘度大小，︒E t = t 油/t 水 恩氏粘度。

为了理论分析和计算而引出。

（3） 粘度与压力的关系p νp ν一般液压系统的压力较低，可以认为不变；当压力较大 p >100bar ，则需考虑。

处家航空航夭/修2010-2011学年第一学期期末《流体力学及传动》考试A卷答案2011年1月08日一、填空题（共20分，每空1分）1.液体的粘性是指液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动而产生的一种内摩擦力，粘性的大小用粘度来表示，常用的粘度表示方法有动力粘度、运动粘度、相对粘度。

2.在定量液压泵一变量液压马达的容积调速回路中，当系统工作压力不变时，液压马达的输出功率是恒定的;而在变量液压泵一定量液压马达的容积调速回路中，当系统工作压力不变时，液压马达的输出力矩是恒定的。

3.液压基本回路有：快速运动回路、卸荷回路、平衡回路等。

4.液压阀按其用途可分为方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀。

5.液圧调速回路按速度的调节方法分为节流调速、容积调速和容积节流调速三种型式。

6.先导式溢流阀是由先导阀和主阀两部分组成,其特点是调压偏怎小、定压精度高。

把先导式溢流阀的远程控制口接了回油箱，将会发生溢流阀（对系统）卸荷°二、问答题（共20分，第1、2题5分，第3题10分）1.液压泵在工作过程中会产生哪些能量损失？产生的原因是什么？能量损失有两部分：压力能损失和机械能损失（各1.5分）前者是由内泄漏造成的，后者是由机械摩擦造成的（各1分）2.有哪些阀可以在液压系统中当背压阀用？可以在液压系统中当背压阀用的阀有：单向阀、溢流阀、顺序阀、（普通）节流阀。

（前3种阀每答对1个给1分，答对第4个给2分）3.图1为组合机床液压系统，用来实现“快进-工进-快退-原位停止、泵卸荷”工作循环，试问：图中有哪些错误？说明其理由，并画出正确的液压系统图。

有5处错误：1）行程阀位置不对，2）行程阀接口错误，3）单向阀方向不对，4）溢流阀画法错误，5）顺序阀接口与冋油接口反接（指出每处错误给1分）正确液压系统图：将错误改正即为正确图，行程阀在油缸右端（图略）（5分）三、计算题（共30分，每题10分）1. 如图2所示油路，油管为光滑金属圆管，临界雷诺数Re 。

北航研究生课程2017年春季学期计算流体力学基础部分期中考试题总共五个大题
一、概念题，30分
1、线性偏微分方程、守恒型方程
2、特征线定义
3、LAX等价定理；
4、CFL条件
5、边界条件确定原则
6、相容性、稳定性、收敛性
二、简答题，32分
1、贴体网格为什么要进行坐标变换
2、LAX等价定理对求解偏微分方程的意义
3、V on neumann 法判断稳定性的前提条件
4、TTM法和贴体网格的优势
5、分析频散耗散的方法
6、为什么要求解非定常euler 方程来求定常解。

7、为什么C-N格式需要分解因子
8、为什么要用守恒型方程求解偏微分方程
三、V on neumann 法判断Lax格式的稳定性12分
四、对于Euler 方程的中心差分显示格式16分
（1）用两种方法判断稳定性；
（2）添加粘性项，使其具有二阶精度。

五、默写题，哈哈10分
把一维euler 方程的进出口边界条件确定过程默写出来。

北京航空航天大学2009年硕士研究生入学考试试题科目代码：941流体工热综合（共5页）考生注意：本试卷共有工程热力学、流体力学和传热学三部分，所有答题务必写在考场提供的答题纸上，写在本试卷题单上的答题一律无效（本题单不参与阅卷）。

第一部分，工程热力学（共60分）一、填空题（本题10分，每空1分）1. 对于任意一个过程，如体系的熵变等于零，则。

(a)该过程可逆(b)该过程不可逆(c)无法判定过程的可逆与否2. 绝热过程因为吸或放热为零，所以该过程必为等熵过程，该表述是的。

(a)正确(b)错误3. 热机循环效率= 适用于______ 热机，而概括卡诺循环热机的热效率可以表示为_____________。

4. 一完全气体在意容器内作绝热自由膨胀，该气体做功为，其温度将。

5. 在压缩比相同、吸热量相同时，定容加热循环、定压加热循环和混合加热循环的热效率大小依次为____________；最高压力和最高温度相同时，三种循环的热效率大小依次是。

6. 平衡状态是指____________________________；稳定状态是指；准平衡过程是指。

二、作图题（本题20分，每小题10分）1. 定性画出涡喷发动机装置示意图，并在p-v图上定性地画出各个不同的热力过程，并说明这些过程各在哪些部件内完成的，其特点是什么？并指出提高涡喷发动机循环功的途径。

2. 利用能流图和㶲流图分析电炉取暖和热泵取暖的异同，对实际有何指导意义。

（提示：用示意图说明其工作原理，分别分析各自的能效率和㶲效率）三、简答题（本题15分，每小题5分）1. 什么是燃气轮机的回热循环？论述回热的作用。

2. 简述“热量”的定义，在热力系统中有绝热闭口系的定义，在开口系统中，由于有流体的进出，就不可能有绝热开口系的，该说法对否？分析之。

3. 试简述热力学第二定律的本质，并说明熵是状态参数。

四、计算题（本题15分）某燃气轮机装置循环为Brayton循环，即定压加热循环。

9-1 直径为d ，重量为F G 的活塞浸在液体中，并在力F 的作用下处于静止状态。

若液体的重度为γ，活塞浸入深度为h ，试确定液体在测压管内的上升高度x 。

解：24)(d h x F F G πγ+=+h d F F x G-+=24πγ9-2一充满μ=0.245Pa ⋅s 润滑油的滑动轴承中，轴直径为D =200mm ，轴承宽度为b =300mm ，径向间隙为h =0.8mm 。

已知轴承中的功率损失为N =50.7W ，不计轴承端面的影响，试确定轴的转速n 。

解：Dn n D v ππ==)2(2, hvDb h v A F μπμ==, Fv N =min)rev/(5.89)rev/s (4915.12.03.02.0245.0108.07.503==⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-πππμπDDbNhn9-3 一水泵工作流量Q =0.65m 3/min ，若水管内径d =100mm 。

试计算管内水流的平均流速，并将体积流量换算成重量流量及质量流量。

解：(1) 计算平均流速v)m/s (38.11.0)4/(60/65.02=⋅==πA Q v (2) 计算重量流G 水的重度γ＝9810 N/m 3，则G =γQ =9810×0.65=6376.5 (N/min) =106.28 N/s(3) 计算质量流量MM =G /g=9810×0.65/9.81=650 (kg /min) =10.83 kg/s或 M =ρQ =1000×0.65=650 (kg/min) =10.83 kg/s9-4 如图9-2为液压系统中的两个串联液压缸。

液压缸的内径分别为d 1=50mm ，d 2=125mm 。

小活塞A 速度v 1=0.5m/s ，不计缸体内及管路中液体压缩性，试求活塞B 的运动速度v 2和流量Q 。

图9-1 题9-1附图图9-2 串联液压缸解：活塞A 以v l 的速度运动，将油从油管L 压入大液压缸，然后压力油推动活塞B 以v 2的速度移动，假定流动定常，不计液体压缩性，两缸流量相等。

一． 三维时间相关可压缩流的Navier-Skokes 方程：zTy S x R z G y F x E t U ∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂ (1) (向量形式) 式中，⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=e w v u U ρρρρ()⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡++=u p e wu uv p u u E ρρρρ2 ()⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡++=v p e vw p v uv v F ρρρρ2 ()⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡++=w p e p w uvwu w G 2ρρρρ ⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-++=x xz xy xx xz xy xx q w v u R ττττττ0⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-++=y yz yy yx yz yy yx q w v u S ττττττ0 ⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-++=z zz zy zx zz zy zx q w v u T ττττττ0 其中, ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-∂∂-∂∂=z w y v x u xx 232μτ , ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂==x v y u yx xy μττ ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂-∂∂=z w x u y v yy232μτ , ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂==z u x w zx xz μττ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-∂∂-∂∂=y v x u z w zz232μτ , ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂==y w z v zy yz μττx Tk q x ∂∂-= , y T k q y ∂∂-= ,zTkq z ∂∂-=为了方程封闭，必须引入4个关系式(9个自变量k T p e w v u ,,,,,,,,μρ):1, ()222211w v u p e +++-=ργ 3, 72.0Pr ≈=μkc p2,2231C T T C +=μ 4,RT p ρ=inputClassification of various flow modelsOverview of computational fluid dynamicsComputational Models计算流体力学不同发展阶段所求解的几种基本方程1. 线性小扰动方程 （60~70年代）0)1(=++-∞zz yy xx M φφφ 式中 w v u z y x ===φφφ , ,2. 全位势方程 （70年代中~80年代初）222111222222=---⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-zx xz yz zy xy yx zz z yy y xx x aaaa a a φφφφφφφφφφφφφφφ3. Euler 方程 （80年代）0=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂zGy F x E t U4. 平均N-S 方程 （90年代）zT y S x R z G y F x E t U ∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂5．大涡模拟6．直接求解N-S 方程若在60年代，在IBM704上工作，需要20年，费用$1000万在DEC2000/500上模拟三维机翼的绕流场（速度约为1000万次）1<∞M 1>M 1<M 求解二维翼型粘性绕流1>∞M 三维机翼绕流场的数值模拟。