Вопросы по теплотехнике

Вопросы по МЖГ и Аэрогидрогазодинамике для направления 652200─Двигатели летательных аппаратов и направления 551000─Авиа─ и ракетостроение на 2003/2004 уч. год

Вопрос №2. Термины и понятия

1. Легкоподвижность (текучесть) жидкой среды. В чем она проявляется?

2. Модели жидкой среды. Приведите примеры и раскройте их содержание.

3. Потенциал скорости и потенциальное течение.

4. Безвихревое течение и его связь с потенциальным течением.

5. Полный импульс потока в сечении (определение, выражения через газодинамические функции, характер изменения входящих в формулы газодинамических функций).

6. Местные потери и коэффициент местного сопротивления.

7. Понятие о гидравлически гладких и шероховатых трубах.

8. Эквивалентная шероховатость: физический смысл и принцип определения.

9. Число Маха и диапазон его изменения (с пояснениями).

10. Число λ и диапазон его изменения (с пояснениями).

11. Параметры заторможенного потока газа.

12. Газодинамические функции параметров торможения: определения, диапазон и характер изменения. Критическое отношение давлений.

13. Газодинамические формы уравнения расхода (без вывода). Характер изменения входящих в формулы газодинамических функций.

14. Формула тяги для ВРД и её частные случаи.

15. Струйные течения. Основная особенность струйных течений на поверхности раздела двух сред.

16. Вязкость и ее проявление при течении реальной жидкости. Гипотеза Ньютона.

17. Давление и его свойства.

18. Траектория, линия тока, трубка тока.

19. Вихревая линия, вихревая трубка, вихревой шнур.

20. Эквипотенциальные поверхности и их взаимосвязь с линиями тока.

21. Критерий Рейнольдса и его физический смысл. Случаи его использования как критерия для определения режима течения жидкости.

22. Особенности профиля скоростей в пограничном слое на стенке и в свободной струе.

23. Степень или интенсивность турбулентности. Ее физический смысл. Изотропная турбулентность. Пристенная и струйная турбулентность.

24. Среднерасходная скорость. Коэффициент Кориолиса.

25. Расчет течения Прандля ─ Майера с помощью таблиц.

26. Принципы учета гидравлических потерь при расчете реальных течений в трубах. Особенности расчета гидравлических потерь в трубах с некруглым поперечным сечением.

27. Ротор (вихрь) скорости и его физический смысл при описании движения жидкой среды.

28. Общие условия гидрогазодинамического подобия. Как они обеспечиваются при моделировании ?

29. Конфузорный и диффузорный каналы. Идеальный газ (жидкость), идеальное сопло. Максимальная скорость истечения газа из идеального суживающегося сопла.

30. Совершенный газ.

31. Поле течения жидкости: какие параметры и в каких точках поля необходимо знать для описания поля течения; понятия, характеризующие поле течения (дающие наглядное представление о поле течения).

32. Система скачков уплотнения. Сверхзвуковой диффузор-воздухозаборник внешнего и смешанного сжатия.

33. Обобщенная гипотеза Ньютона о связи между напряжениями и скоростями деформаций (закон Стокса).

34. Принципы синтезирования сложных потенциальных течений из простейших. Основные условия, которые необходимо при этом соблюдать.

35. Постулат Жуковского-Чаплыгина и его роль в определении циркуляции по профилю.

36. Функция тока и уравнение линии тока. Физический смысл разности значений функций тока на двух линиях тока.

37. Режимы течения в идеальном канале с горлом.

38.Отражение характеристик от твердой стенки и от границы свободной струи.

39. Отражение скачков уплотнения от твердой стенки и от границы свободной струи.

40.Связь между скоростью и температурой в энергоизолированном течении.

41.Сильные и слабые косые скачки уплотнения. Отсоединенные криволинейные скачки уплотнения.

42.Определяющие и определяемые критерии подобия. Полное и частичное (приближенное) подобия. Автомодельность.

43.Толщина пограничного слоя. Динамический и тепловой пограничные слои.

Вопросы по МЖГ и Аэрогидрогазодинамике для направления 652200─Двигатели летательных аппаратов и направления 551000─Авиа─ и ракетостроение на 2003/2004 уч. год

Вопрос №3, требующий раскрытия или вывода.

1. Методы Лагранжа и Эйлера описания движения жидкости.

2. Закон сохранения массы. Уравнение неразрывности в интегральной и дифференциальной формах.

3. Первая теорема Гельмгольца о скорости перемещения любой точки жидкой частицы.

4. Вторая теорема Гельмгольца и следствие из нее (без доказательства). Теорема Стокса о связи между интенсивностью вихревого движения и циркуляцией (без доказательства).

5. Теорема Томсона (Кельвина) и следствие из нее (без доказательства).

6. Свойства напряжений поверхностных сил. Давление и его свойства.

7. Уравнение движения жидкости в напряжениях.

8. Интегральная форма закона сохранения количества движения.

9. Определение сил, действующих на тело, по состоянию потока на границах.

10. Вывод критериев подобия методом теории подобия.

11. π-теорема анализа размерностей.

12. Схема Прандтля пульсационного движения в турбулентном потоке. Формула Прандтля.

13. Уравнение количества движения для одномерного течения и его анализ.

14. Уравнение Бернулли для одномерного течения идеальной несжимаемой жидкости как механическая форма уравнения энергии и его толкование. Гидростатический закон распределения давления в поперечном сечении одномерного потока.

15. Обобщенное уравнение Бернулли. Коэффициент Кориолиса.

16. Пограничный слой в сжимаемом газе на плоской стенке. Определяющая температура и её использование при расчете характеристик пограничного слоя с учетом сжимаемости.

17. Решение уравнения Навье-Стокса для участка стабилизированного ламинарного течения несжимаемой жидкости в трубе.

18. Опытные данные о коэффициенте гидравлического сопротивления в трубах.

19. Потери при внезапном расширении трубы (при =const).

20. Течение газа по каналу с внезапным расширением.

21. Уравнение энергии в форме энтальпии для одномерного течения и его анализ.

22. Преобразование полной энтальпии в кинетическую энергию потока. Максимальная скорость. Критическая скорость.

23. Связь между характерными и безразмерными скоростями.

24. Связь изменения энтропии с изменением параметров торможения газового потока.

25. Измерение давления и полного давления. Измерение температуры торможения (формулы, принципы). Аэродинамический нагрев.

26. Движение подогреваемого газа по каналу постоянного сечения: тепловое сопло, тепловой кризис, тепловое сопротивление.

27. Адиабатическое течение газа с трением по каналу постоянного сечения.

28. Интегральные характеристики пограничного слоя.

29. Расчет толщины пограничного слоя и сопротивления трения при внешнем продольном обтекании плоской стенки ламинарным потоком несжимаемой жидкости.

30. Отрыв пограничного слоя. Управление отрывом.

31. Одномерный расчет потерь в дозвуковых диффузорах.

32. Дифференциальные уравнения Прандтля для ламинарного пограничного слоя.

33. Расчет течения Прандтля-Майера: расчет скорости.

34. Истечение из сосуда через сужающееся сопло.

35. Вывод формулы тяги ВРД.

36. Прямой скачок уплотнения: вывод формул для расчета параметров течения за скачком уплотнения.

37. Косые скачки уплотнения. Треугольники скоростей на фронте скачка. Температура частичного торможения.

38. Отклонение потока в косом скачке. Диаграмм -ω и ее анализ.

39. Уравнение расхода газа через ГДФ: вывод. Характер изменения ГДФ, входящих в уравнение расхода.

40. Интегральное соотношение для динамического пограничного слоя (уравнение Кармана).

41. Теорема Н.Е.Жуковского о подъемной силе. Постулат Жуковского-Чаплыгина и его роль в определении циркуляции по профилю.

42. Методика расчета идеального сопла Лаваля на расчетном режиме.

43. Методика расчета идеального суживающегося сопла.

Вопросы по МЖГ и Аэрогидрогазодинамике для направления 652200─Двигатели летательных аппаратов и направления 551000─Авиа─ и ракетостроение на 2003/2004 уч. год

Вопрос №4, качественного плана (для раскрытия, при необходимости, используются готовые формулы или делаются выводы).

1. Гипотеза сплошности жидкой среды. Критерий Кнудсена. Основные понятия жидкого континуума: жидкий объем, контрольная поверхность, жидкий контур.

2. Силы, действующие в жидкости. Напряжения.

3. Трубка тока. Струйка тока. Поток жидкости. Живое сечение, поперечное сечение, смоченный периметр. Гидравлический радиус и гидравлический диаметр.

4. Физический смысл уравнения Навье-Стокса и отдельных его составляющих.

5. Уравнение энергии для жидкой среды (общая формулировка). Частные формы уравнения энергии (перечислить и раскрыть основное физическое содержание).

6. Моделирование физических процессов. Способы установления (получения) критериев подобия.

7. Опыт Рейнольдса: режимы течения вязкой жидкости.

8. Картина стабилизации течения при ламинарном течении вязкой несжимаемой жидкости в трубе.

9. Уравнение обращения воздействий как общий случай одномерного течения газа (без вывода); основные свойства и значение уравнения для анализа течения газа.

10. Уравнение обращения воздействий для чисто геометрического воздействия: связь между скоростью и площадью поперечного сечения.

11. Основные понятия пограничного слоя.

12. Принципы расчета пограничного слоя.

13. Сравнение характеристик ламинарного и турбулентного пограничных слоев при обтекании плоской стенки.

14. Управление пограничным слоем.

15. Общие свойства и структура свободных турбулентных струй.

16. Критерии определения режима истечения газа из сосуда через канал в среду с постоянным противодавлением.

17.Дивергенция скорости и возможные толкования её физического смысла в МЖГ.

18.Особенности и характеристики турбулентного режима движения жидкости.

19.Гипотеза Буссинеска о связи турбулентного напряжения с осредненной скоростью. Двухслойная модель турбулентного потока.

20.Уравнение расхода для одномерного течения и его анализ.

21.Принципы экспериментального определения гидравлических потерь по длине течения.

22.При течении несжимаемой жидкости в трубах в общем случа ζ= =ζ(h/r,Re). В каких случаях эта зависимость носит частный характер, какова физическая причина этого? Как называются трубы, для которых ζ≠ζ(Re)?

23.Критерии гидрогазодинамического подобия и их физический смысл.

24.Система уравнений гидрогазодинамики. Начальные и граничные условия.

25.Принцип вывода дифференциальных уравнений Рейнольдса осредненного турбулентного движения. Особенности уравнений Рейнольдса.

26.Учет влияния сжимаемости при расчете характеристик пограничного слоя.

27.Функция тока в плоском установившемся потенциальном течении несжимаемой жидкости и ее физический смысл.

28.Метод наложения полей течений при потенциальном движении несжимаемой жидкости: плоскопараллельный поток, плоский точечный источник и сток, потенциальный вихрь.

29.Скорость распространения ударной волны в неподвижном газе.

30.Физическая картина течения при обтекании сверхзвуковым потоком внешнего тупого угла.

31.Пересечение и отражение от твердой поверхности и от границы свободной струи характеристик и волн разрежения (дать необходимые пояснения).

32.Взаимодействие и отражение скачков уплотнения. Пересечение скачков. Правильное и неправильное отражение скачка от твердой поверхности.

33.Взаимодействие скачка уплотнения с волной разрежения. Понятие о волновом сопротивлении. Отражения скачка от границы свободной струи.

34.Принцип работы дроссельных расходомерных устройств. Примеры таких устройств.

35.Расчет угла поворота в течении Прандтля-Майера. Предельный угол поворота.

36.Режимы работы идеального сопла Лаваля.

37.Взаимодействие ламинарного пограничного слоя со скачком уплотнения.

38.Режимы истечения из идеального сопла Лаваля и тяга реактивного двигателя.

39.Особенности работы реального сопла Лаваля на режимах с перерасширением.

40.Применение насадка Пито-Прандтля в сверхзвуковом потоке.

41.Понятие о сопле с косым срезом. Сопло с центральным телом.

42.Газодинамическая форма формул тяги (вывод).

43.Теорема Н.Е.Жуковского о подъемной силе. Постулат Жуковского-Чаплыгина и его роль в определении циркуляции по профилю.