哈工大能源学院专业课历年考研真题.docx
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哈工大能源学院专业课历年考研真题
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小G（）；平板的导
热系数随温度变化，即％=4）（1+,〃），儿为温度。
时材料的导热系数。
试分析说明：
4=0、4>0和4V。
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G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4>（r）=0（l+Br）,6、8为常数；外表面温度均匀为片。
（1）试导出圆柱体内的T隹径向稳态导热微分方程，铮合出边界条件；（1。
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U三+V三=〃史，其中U、V分oxoyoy
别为X、丁方向的速度分量，丁为温度，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r无关，随波长变化关系如下式：
0.5,A<2/zm
0.9,A>2//m
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7；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2、密度为q、比热为%；表面向温度为0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脑」的隐式离散方程。
（10分）。
、4*7=^/11
tmA.1On.1.l
器同
Ax
fnt.2
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'ZlObar,厂=1050K,比热比攵=1.4,出口截面积为0.1小2,出口背压为4bar,若K=/（k）=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）
燃烧学试题（60分）任选之三
1.解释下列专业名词（15分）：
（1）化合物的生成烙；
（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）影响热力着火的看火温度的主要因素；
（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，在不同的爆
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=lm,闸门与水平面成倾角并较接于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D尸1.5m,D2=lm,渐变段起点压强pi=400KN/m2,流量q、=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）
第五题图
第六题图
工程热力学试题（60分）任选之一
第3页
共8页
一、是非判断：
是在（）内画“十”号，非在（）内画‘一”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（1
2、绝热闭口系就是孤立系（X
3、绝热闭口系的嫡增等于孤立系的燧增（1
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（1
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（1
7、在初态和终态相同时工质经过不可逆过程的焙增必然大于经历可逆过程的嫡增（1
8、理想气体的热力学能、嫡和雄都仅仅是温度的单值函数（X
9、未饱和湿空越干球温度，、湿球温度篇露点温度匕三者关系为£>&>&（1
10、任何动力循环，循环净功仞总等于循环净热量qo（\
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、融
B、物质
C、功
2、右列压力中哪个是状态参数（1
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（1
A、y=1
B、y>\
C、y<1
6、不可逆循环的焙产是（\
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（
IA、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、嫡滴口烯产6、绝对湿度和相对湿度
7、饱^湿蒸:
野口饱和湿空气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、功损和斓员
第4页共8页四、i青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pgi=0.05MPa,温度ti=17℃0有人想要往罐内充进21kg、温度为40℃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=O.IMPa（12分）。
传热学试题（60分）任选之二第5页
共8页一、某常物性（物性符号自行设定\厚度为。
（1含有均匀内热
源中.（W/m3）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t（x）=a+bx+ex2,a、0、c为已知常数。
对该时刻，试求解：
（1）工=0和x=6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）x=0,x=0.5J,x=6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空度为外“一表面的太阳吸收率为见.“，发射率为，，并且％,“；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qslin。
（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％“产》?
（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，7；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①..；（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U二+V江，其中u、v分别为X、yoxoy办一
方向的速度分量，厂为温度，3是热扩散率。
⑴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）
第7页
共8页
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）
♦M>1AM>1
2、〃某流场中咨二°〃或〃某流场中管二°〃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熠过程计算的原因。
（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燧过程，并推导表达式。
（20分）
燃烧学试题（60分）任选之
L解释下列专业名词（15分）:
（6）化合物的反应帽;
（7）绝热火焰温度;
（8）过量空气系数;
（9）燃料的低位发热量;
（10）斯帝分流。
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.直流煤粉燃烧器的看火原理是什么？
对于低挥发分的贫煤或无烟煤，为改善燃料的春火和
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）
I,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）第2页
共8页
十二、推求边界层的动量积分关系式（15分）
四、试推导说明圆柱夕M申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=1.2in,完全充满水，顶盖上在ro=O.43m处开一小孔，敞口测压管中的水位h=0.5m，问旋转角速度0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，具阀座直径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p=900Kgin3,此时阀的开度x=5mmo如开启阀的初始压力po=3Mpa,阀的弹簧刚度K=20N/mm,忽略流动损失，试确定射流方向角a。
（15分）
第六题图
第3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“一”号，每题1分，共io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（1
5、孤立系内工质经过不可逆过程的嫡变必然大于经历可逆过程的燧变（\
6、不可逆损失的来源之一是耗散效应（X
7、理想气体的热力学能、烙和燧都仅仅是温度的单值函数（I
8、气体稳定流过任何管道的容积流量和质量流量都是不变的常数（I
9、不可逆循环的嫡产必然等于零（X
10、实际热机的热效率总比卡诺热机的降率低（X
二、指出下列各对概念之间主要的区别每题1.5分，共15分
1、状态量与过程量
2、熔流与尴产
3、湿空气和湿蒸汽
4、绝对湿度和相对湿度
5、过热水蒸气与过冷水
6、孤立系与绝热闭口系
7、饱和湿空气与未饱和湿空气
8、湿度与干度
9、亚音速流动与超音速流动
10、流动的临界状态与流体的临界状态
三、一热机在每个循环中从3270c的高温热源吸收@=419口的热量和向27忆的低温热源排热，假设按:
⑴。
2=209.5。
；
（2）Q2=314.25〃；（3）Q2=104.75^/三个数值排热,请用两种方法计算证明，在这三种情况中，哪个是不可逆的、哪个可逆的、哪个是不可能的？
并对不可逆循环计算及其不可逆损失，大气环境温度4=300K（10分）
四、有一柴油机混合加热循环，如下图所示，Pi=0.17MPas/,=60°C,压缩比£=14.5,缸中气体最大压力pi=\0.3MPa,循环加热量%=900AJ/kg,工质空气为理想气体,Cpo=1OO5〃依、Gp=718JJ依、＜o=L4,%=287〃（依・K）.试求
（1）各点的状态参数（温度、压力、比体积）
（2）定容加热过程的加热量外
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务，名。
已知左、右两侧材料的导热系数分别是4,4。
通过稳态测量得知：
平壁左右两外表面的温度分别为总，tw2,左侧表面外高温气流温度为小，气流与间表面传热系数为九。
试求中间材料的导热系数4。
（12分）
2、
如图一个二维稳态导热物体，其导热系数九为常数，物体内部单位面积上电热功率为金，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£。
环境可看作无限大空间,温度为Tx、边界面的表面传热系数为h0试建立数值求解边界节点温度功.”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藏城由于粘度耗散，在边
界层内产生了强度为之=772（普|的内热源。
已知来流速度与温度分别为八八，g八〃?
3
平板温度为几，流体的密度、定压比热容、导热系数与动力粘度分别为夕、%、入〃。
（1）试写出求解该对流换热问题的完整数学描述（8分）；
（2）试由其能量微分方程导出相似特征数，并说明其含义（9分）；
（3）若T、、＞Tx,分析指出平板表面的热流密度方向（3分，
4、实际物体表面通常不是严格意义的灰体，但在计算辐射换热时，有时可以近似为灰体。
对温度为Ti、△的两辐射换热表面AuA2,其角系数为X].2。
（1）试说明如何判断这两个表面是否可作为灰体处理？
（6分）
（2）若这两个表面可作为灰体处理，试利用网络法求这两个灰体表面间的辐射传热量，用到的其它符号可自行设定；（6分）
（3）试说明上面求出的辐射传热量是否是二者的净辐射传热量。
（3分）
空气动力学试题（60分）任选之三
-判断下列问题的正误并说明原因
（1）“只有在等嫡流动过程中，总压才保持不变”。
（7分）
（2）“只有当流动达到临界状态时才存在临界参数”。
（7分）
（3）“只要流动是绝能的，总温就保持不变”。
（7分）
（4）“不可压流体可表述为丝=0,即流场中密度处处相等”（7分）
（5）“▽・V=0意味着流体微团在运动过程中不发生变形”（7分）
二、用特征线说明右图所示的流动中，所有可
能出现的马赫波及流场参数（压力与速度）EJ尸二
变化情况。
其中，"夕为无限小的转折角。
（10
分）
三、一渐缩喷管,已知P*二lObar,TWO50K，比热比4二1.4,出口截面积为0.1m2,出口背压为4bar,若K=/（6=0.04。
请给出出口截面上的速度及喷管的流量。
（8分）
四、知涡轮的进口燃气总温为1200K,涡轮出口燃气总温为1000K,求每千克燃气通过涡轮对外界所作的机械功是多少？
如果燃气流量为13.3Kg/s,Cp=L16KJ/（Kg.k）,求涡轮的功率。
（7分）
燃烧学试题（60分）任选之
一、解释下列专业名词和概念（15分）:
（1）化合物的标准反应烙；
（2）燃料的低位发热量；
（3）过量空气系数；
（4）斯蒂芬流；
（5）油滴扩散燃烧的直径平方-直线定律。
二、简答题（20分）：
（1）简述抑制燃烧过程中热力型NOx生成的措施；
（2）简述热力着火和链式看火的区别；
（3）碳燃烧反应控制区的分类和特点；
（4）列举三种工程上的火焰稳定方法。
三、对于成分确定的预混可燃气体，应用层流火焰传播理论分析，为了提高预混可燃气的火焰传播速度，可以采取哪些措施？
（7分）
四、在存在散热的闭口系统中，燃气和空气均匀混合。
应用谢苗诺夫的隘态看火理论，画图分析如果外界环境温度降低，对春火过程将产生什么影响？
（8分）
五、假定：
1）碳球为均匀对称的球体；2）碳球随风飘动，与空气没有相对运动；3）燃烧进行得很快，火焰面很薄；4）忽略对流与辐射换热；5）忽略碳球周围的温度场不均匀对热导率、扩散系数的影响；6）忽略斯蒂芬流。
推导单颗粒纯碳燃尽时间的计算模型。
（10分）
2010
工程流体力学（90分）（必选）
-.解释下列概念（20分）
1.理想流体、牛顿流体
2.流线、涡线
3•时变加速度、位变加速度
4.运动相似、动力相似
5.水力半径、当量直径
二.简答题（10分）
1.简述系统和控制体的特点及二者之间的区别。
2.简述粘性流体绕物体流动时压差阻力产生的原因。
三.推导理想流体平面有势流动中偶极流的速度势函数和流函数。
（15分）
四.流体在长为/的水平放置的等直径圆管中作定常流动，若已知沿程损失因数为2,管壁切应力为工，断面平均流速为V；
试证明：
7=（夕L。
（15分）第2页
共8页
五.图示为一圆形容器，直径4=300mm,高〃=500mm,容器
内装水，其深度加=300mm,设容器绕垂直轴作等角速度旋转。
（15分）
1.试确定水正好不溢出时的转速；
2.求刚好露出容器底面时的转速；若此时容器停止旋转，水静止后的深度生等于多少。
六.油泵从开口油池中将油送到表压强为〃=0.981xl（）5pa的油箱中。
已知：
油泵流量分=3.14l/s，油泵总效率〃=0.8，油的密度p=800kg/m3,运动粘度v=1.2cm7s,油管直径d=20mm,长度/=2m,按油管的平均流速计算损失的总局部损失因数
£<=2,油面高度差/?
=3m0试确定油泵的功率九（15分）
第六题图
第五题图
第3页
共8页
工程热力学试题（60分）任选之一
一、是非判断：
是在（）内画一”号，非在（）内画一号，每题1分，共30分
1、绝热系是与外界没有能量交换的热力系（1
2、温度、压力、功都是状态参数（1
3、状态方程是描述状态参数之间关系的方程（1
4、平衡状态是热力系宏观性质不随时间变化的状态（\
5、通用气体常数仅对单一理想气体是一个不变的常数（，
6、理想气体的燃不只是温度的单值函数（\
7、绝热闭口系的焙增就等于孤立系的焙增（1
8、件可热力系任何循环的精变都等于零（\
9、相对湿度是绝对湿度与相同温度下最大的绝对湿度的比值（\
10、任何动力循环的循环净功网总等于循环净热量依（1
11、在初态和终态相同时工质经过不可逆过程的嫡增必然大于经历可逆过程的精增（）
12、表压和真空度也是状态参数（）
13、未饱和湿空气的干球温度,、湿球温度加露点温度匕三者关系为t>tw>
5）
14、不可逆过程是不能逆向进行的过程（）
15、理想气体是分子没有体积没有质量分子间没有作用力的气体（）
16、嫡流是由于热力系与外界热量交换而引起的燃的流动量（）
17、嫡产是由于热力系内部不可逆因素而造成的精的产生量（）
18、绝热闭口系就是孤立系（）
19、迈耶公式仅对变比热理想气体适用（）
20、绝热过程就是定牖过程（）
21、热力系是具体指定的热力学的研究对象（）
22、不可逆过程可能没有焙增，但是必有精产（）
23、任何热机循环的热效率都小于1（）
24、任何实际热机的热效率都小于卡诺热机的热效率（）
25、功损和可用能的损失是一回事（）
26、任何气体的压缩因子可以大于1、可以小于1、也可以等于1（）
27、绝热节流过程是一个等焰过程（）
28、在压容图上定比热理想气体的定焰线比定温线陡（）
29、在温嫡图上定比热理想气体的定压线比定容线陡（）
第4页
30、饱和湿蒸汽与饱和湿空气不是一回事（）共8页
二、请解释下列概念：
每题2分，共10分
1、状态量和过程量2、自发过程和非自发过程
3、饱和湿蒸汽和饱和湿空气4、流体的临界状态和流动的临界状态
5、压缩比和压缩因子
三、回答下列问题：
每题1分，共5分
1、热力系有哪两种分类方法？
每种分类各包括哪些热力系？
2、什么是工质？
热能动力工程中为什么通常采用气态工质？
3、热力学第一定律的实质是什么？
功只能从何而来？
4、精方程中一般包括哪两个部分？
每部分的符号特征是什么？
5、在蒸汽动力循环装置中，凝汽器的冷源损失高达50%多，可否不要凝汽器来提高循环热效率？
为什么？
四、有一飞机的射弹装置,如下图所示。
在气缸内装有压缩空气,初始体积为0.28m\终了体积为0.99m3、飞机的发射速度为61m/s、活塞、连杆和飞机的
总质量为2722kg。
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1
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0.45MPao求喷管出口流速及喷管流量（按定比热容理想气体计算）（10分工
传热学试题（60分）任选之二
1.有一长为L直径为，的圆柱体，外敷隔热层，已知：
隔热层外径为D2,且L远远大于2邛鬲热材料导热系数2为常数；隔热层内侧壁温度为八，姐则环境流体温度为Tf{T]>Tf）,流体与表面传热系数为ho
（1）求隔热层外壁面温度及、散热热流量。
；（10分）
（2）试定性分析保温层厚度6与散热量。
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，受温度为人的无限大黑体环境辐射；左侧表面与圆周表面受温度为底的流体对流冲刷对流换热的表面传热系数为力。
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&•和忽略扇形表面的自身辐射。
试
推导稳态条件下，节点1,3,5的离散方
程（15分）
3.一初始温度为700K的薄金属圆盘进入温度为0K的太空环境，经历三褊态过程。
已知圆盘半径为R、厚度为3,密度为夕，比热为。
，上下表面均为漫射体（表面漫反射、漫发射1光谱发射率与如图所示。
过程开始后，圆盘上表面接受热流密度为%.的太阳辐照（波长九v2.0〃〃）,下表面受热流密度为久的地球红外辐射（波长人＞2.0〃〃）和热流密度为qsr的地球
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