工程流体力学-研-2007

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哈尔滨工业大学

二ＯＯ七 年硕士研究生考试试题

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：[ 420]  

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）必选部分和传热学（60分）、空气动力学

（60分）、燃烧学（60分）3门课程任选其一，满分150分。

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）

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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？

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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、（>）;平板的导热系数随温度变化，即,为温度时材料的导热系数。试分析说明：、和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，、为常数；外表面温度均匀为。

(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，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) 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无关，随波长变化关系如下式：

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）

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四、某固体表面的光谱发射率与表面温度无关，随波长变化关系如下式：

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。  

                                                              (6分) 

b). 若有一温度为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；表面向温度为的冷气流散热，表面传热系数为。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）

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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=10bar, =1050K, 比热比=1.4, 出口截面积为0.1, 出口背压为4bar, 若0.04。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）

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燃烧学试题（60分）任选之三第 2 页

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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）