第一篇历年真题2008年同等学力申硕《动力工程及工程热物理学科综合水平全国统一考试》真题及详解注：本试卷满分为100分，其中第一部分基础理论60分，共三组试题，每组30分，任选两组作答；第二部分动力工程基础知识15分，共四题，每题5分，任选三题作答；第三部分动力机械专业知识共六组试题，每组25分，任选一组作答。多选者只按前选顺序计分。第一部分基础理论请从下列三组题目中选做两组（每组30分，共60分）第一组高等工程热力学（共30分）1．名词解释（每小题5分，共10分）（1）不可逆循环答：不可逆循环是指热力学循环中至少包括一个不可逆过程的循环。不可逆过程是指一个系统由某一状态出发，经过某一过程达到另一状态，用任何方法都不可能使系统和外界完全复原（系统回到原来状态，同时消除了系统对外界的一切影响）的过程。（2）孤立系统熵增原理答：孤立系统熵增原理是指孤立系统进行任何过程，系统的熵只会增加或保持不变，而不会减少。对于孤立系统的可逆过程熵不变，不可逆过程熵增加。熵增原理给出一个孤立系统的演化方向，说明一个孤立系统不可能朝低熵的状态发展，即不会变得有序。2．判断下列每个命题是否正确（正确者写“√”，错误者写“×”。每小题2分，共10分）（1）闭口系统经历一放热过程后，系统的熵一定减少。【答案】×【解析】对于闭口系统，熵变＝熵流＋熵产，熵流的正负与热流一致，放热过程熵流为负，熵产在可逆过程中为零，在不可逆过程中为正，不可能为负，因此，放热过程熵不一定减小。（2）纯物质处于固、液、蒸气共存的三相态时，其温度、压力、比容（比体积）均为定值。【答案】×【解析】纯物质处于固、液、蒸气共存的三相态时，具有固定的温度和压力，但是其比容是不确定的，这是因为纯物质在三相点以三相混合物的形式存在，尽管每个共存相的密度是确定的，但是其混合物的密度（比容的倒数）随共存相混合比例的不同而变化，因而其比容是不确定的。（3）电厂蒸汽动力循环中，水在锅炉中的定压汽化过程为整个循环的不可逆损失最大的过程。【答案】√【解析】电厂蒸汽动力循环主要包括：汽轮机膨胀、冷凝器放热、水泵压缩和锅炉吸热水蒸气定压气化，定压汽化过程是整个循环不可逆程度和损失最大的过程。（4）采用高压有利于提高合成氨（N2＋3H2→2NH3）生产过程的氨产量。【答案】√【解析】本题考查化学平衡移动原理，即勒夏特列原理。如果处于平衡状态下的物系受到外界条件改变的影响，则平衡会发生移动，移动总是朝着削弱外来影响的方向发生。合成氨前后气体体积减少，压力降低，高压使平衡向正反应移动，同时使氨气液化分离，进一步移除生成物和降低压力，又使平衡正向移动。（5）流体绝热节流后，其温度总会降低。【答案】×??v???v?TT?v【解析】流体绝热节流前后温度变化可由式：?判断。若???v?0，节流后?
??T?p??T?p??v???v?
T?v?0T温度降低；若?，节流后温度不变；若????v?0，节流后温度升高。绝热节??T?p??T?p
流后温度并不是总是降低。3．计算题（10分）一体积为2m3的封闭刚性容器内充满0.5MPa、250℃的过热水蒸气，由于保温不良导致系统散热，发现容器内水蒸气温度降至120℃。试计算容器散热量Q。附：水及水蒸气性质p＝0.5MPa、t＝250℃的过热蒸汽状态参数为：v＝0.47432m3/kg；h＝2960.0kJ/kg；s＝7.2697kJ/（kg·K）t＝120℃、ps＝0.1984MPa的饱和湿蒸汽状态参数为：v′＝0.00106m3/kg；v″＝0.892m3/kg；h′＝503.76kJ/kgh″＝2706.18kJ/kg，s′＝1.5277kJ/（kg·K）；s″＝7.1297kJ/（kg·K）解：p＝0.5MPa、t＝250℃的过热蒸汽，v＝0.47432m3/kg，h＝2960.0kJ/kg：则水蒸气质量m＝V/v＝2/0.47432＝4.2166（kg）（2分）由于v′＜v＜v″，因此终态容器内为饱和湿蒸汽v＝xv′′＋（1－x）v′0.47432＝0.892x＋0.00106（1－x）（3分）解得：x＝0.5312。由热力学第一定律闭口系能量方程Q＝ΔU＝m（xu″＋（1－x）u′）－mu＝mx（h″－pv″）＋（1－x）（h′－pv″）－m（h－pv）代入数据计算可得：Q＝－4820.74（kJ）。（5分）第二组高等流体力学（共30分）1．单选题（每小题5分，共10分）（1）已知平面流动的势函数Φ＝x2－y2＋x，则流速u、v为：A．u＝2x－1，v＝2y－1B．u＝2x＋1，v＝－2yC．u＝2x＋1，v＝1－2yD．u＝2x；v＝2y【答案】B【解析】势函数与流速关系式为：u
?
????
??2y。除此之外，也需掌握流函?2x?1，v??y?x数与流速的关系：u?
??
?y??
，v??。?x（2）空气的气体常数Rg＝287J/（kg·K），温度t＝17℃，则空气中音速a为：A．332.71m/sB．371.70m/sC．341.35m/sD．288.50m/s【答案】C【解析】本题考查当地音速的计算，公式为：a＝（kRgt）1/2。对于空气k＝1.4，代入音速计算式得：a＝（kRgt）1/2＝（1.4×287×（17＋273））1/2＝341.35m/s。2．判断下列命题是否正确，并说明理由（5分）层流边界层内的流动是无旋势流。【答案】否【解析】层流边界层内速度梯度很大，涡量非零，为有旋流动，非势流。3．计算题（15分）来流速度为3m/s、动力粘度μ＝2.73×10－5Pa·s的气体流经无限大平板。已知层流边界层内的速度为抛物线分布，某处边界层厚度为17cm。求：（1）该处距平板壁面4cm处平行于平板的速度；（2）该处平板壁面剪切应力。解：（1）速度抛物线方程为：u＝a0＋a1y＋a2y2①边界条件为：当y＝0时，u＝0；当y＝δ时，u＝u∞，且?u/?y＝0；代入①可得：a0＝0，a1＝2u∞/δ，a2＝－u∞/δ2。所以，速度方程表达式为：u＝2u∞y/δ－u∞y2/δ2②将边界层厚度δ＝0.17m和主流速度u∞＝3m/s代入②式，得边界层速度分布为：u＝35.294y－103.81y2（10分）③距平板壁面4cm处，y＝0.04，代入③可得：u（y＝0.4）＝35.294×0.04－103.81×0.042＝1.246m/s。（2）剪切应力表达式为：τ＝μdu/dy＝2μ（u∞/δ）（1－y/δ）④
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