1、 哈尔滨工程大学动力与能源工程学院 轮机工程专业本科答辩题库 本题库用于哈尔滨工程大学动力与能源工程学院轮机工程专业本科生毕业答辩基础知识问答环节，涉及动力机械及轮机工程专业本科学习过程中的所有基础与专业课程，包括工程热力学、传热学、工程流体力学、理论力学、材料力学、机械设计、机械制造基础、内燃机结构、船舶原理、动力装置概论、动力装置设计、船舶电气设备及系统、船舶辅机、测试技术、机械振动与噪声学等。本题库的问答题来源为以上课程所用教材中的思考题及概念题。 使用方法：由答辩的本科生从题库所附 200个题签库里抽一个题签进行回答。每个题签含 3道题分别来源于 3门不同的课程， 3道题对应不同的难度
2、系数 A、 B、 C。第一道题为难题，第二道为较难题目，第 3道为简单题目。 题库仍有不完善之处，敬请各位老师同学指正。 材料力学 杆件变形的基本形式有哪几种 答：拉（压）变形 、剪切变形 、扭转变形、弯曲变形 轴向拉、压变形时的内力称为 _ 。剪切变形时的内力称为 _，扭转变形时内力称为 _，弯曲变形时的内力称为 _。 答：轴力、剪力、扭矩、 弯矩 变形固体的变形可分为： _和 _。 答：弹性变形、 塑性变形 构件安全工作的基本要求是什 么？ 答：足够的强度、 足够刚度和 足够稳定性 衡量材料强度的两个重要指标是 答：屈服极限和强化极限 通常工程材料丧失工作能力的情况是：塑性材料发生 _现象
3、，脆性材料发生 _现象。 答：屈服 、强化 在圆轴的抬肩或切槽等部位，常增设 _结构，以减小应力集中。 答：圆弧过渡 测试技术 测量仪器的组成 答：按工作原理，任何测量仪器都包括感受件（传感器）、中间件（中间变换装置）和效应件（显示 记录装置）三部分。 误差的分类 答： 1）系统误差 在重复条件下，对同一物理量无限多 次测量结果的平均值减去该被测量的真值 。 系统误差大小、方向恒定一致或按一定规律变化。 2）随机误差 测量示值减去在重复条件下同一被测量无限多次测量的平均值。随机误差具有 抵偿特性。产生原因主要是温度波动、振动、电磁场扰动等不可预料和控制的微小变量。 3）过失误差 明显超出规定条
4、件下预期的误差，它是统计异常值。应剔除含有粗大误差的测 量值。产生原因主要是读数错误、仪器有缺陷或测量条件突变等。 简述电感式传感器 答：电感传感器是利用线圈自感和互感的变化实现非电量测量的 。应用电磁感应原理将非电量参数转换为电感量的变化（包括自感和互感），根据工作原理不同，可分为自感式、互感式两种类型， 可用来测量位移、振动、转速、流量等非电信号。 简述电容式传感器 答：电容传感器是以各种类型的电容器作为传感元件 ，将被测参数微小变化的信息转换成电容量的变 化，然后通过测量电路转换成电压输出。 简述热电式传感器 答：定义：将被测量变化转换成热生电动势变化的传感器 。它是利用某些材料或元件的
5、性能随温度变 化的特性来进行测量的。把温度变化转换为电势的热电式传感器称为热电偶 ；把温度变化转换为 电 阻值的热电式传感器称为热电阻。 弹性压力计主要的误差来源？ 答： 1、迟滞误差 2、温度误差 3、间隙和摩擦误差 简述超声波流量计的工作原理。 当超声波在流体中传播，顺流方向声波传播速度会增大，逆流方向则减小，同一传播距离就有不同的传播时间。 测量非导电液体的电容式液位传感器的原理 答：利用被测液体液位变化时可变电容传感器两电极之间充填介质的介电常数发生变化 为什么热电偶要进行冷端温度补偿？ 答：热电偶冷端暴露于空间，受环境温度影响； 同时热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响。 流量
6、的两种表示方式 答 :体积 流量和质量流量 传递函数定义 答：定义：系统的传递函数 H(s)为输出量和输入量的拉普拉斯变换之比，传递函数只描述系统动态 特性。 随机误差正态分布曲线特点 答：特点： 1）对称性：绝对值相等而符号相反的随机误差出现的概率相同，其分布呈对称性。 2）有界性：在一定的测量条件下，测量的随机误差总是在一定的、相当窄的范围内变动，绝对 值很大的误差出现的概率接近于零。 3）单峰性：绝对值小的误差出现的概率大，绝对值大的误 差出现的概率小，绝对值为零的误差出现的概率比任何其 它数值的误差出现的概率都大。 4）抵偿性 :在等精度测量条件下，当测量次数不断增加而趋 于无穷时，全
7、部随机误差的算术平均值趋于零。 电阻式传感器的工作原理及分类 电阻式传感器 工作原理：电阻式传感器基本工作原理是将被测物理量的变化转换成传感元件电阻值的变化， 再经转换电路变成电量输出。包括应变式、压阻式、电位器式等。 压电式传感器的原理 答：原理：基于某些物质的压电效应，这些物质在外力作用下表面会产生电荷，经过电荷放大器的放大，实现电测的目的。 简述霍尔效应 答：半导体薄片置于磁感应强度为 B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流 I 流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电压 UH，这种现象称为霍尔效应。 冷端温度补偿的方法 补偿的方法：冰点法、冷端温度校正法、补偿导线法、冷端补偿
8、器法 辐射式温度计有哪几种 单色辐射式光学高温计、 全辐射高温计、 比色高温计 测压仪器的标定有哪几种方法 答：静态标定与动态标定 热线风速仪的两种基本工作方式 答：恒流式和恒温式 流量计的类型 答：容积型流量计、速度型流量计、质量型流量计 电阻式液位计的种类。 答：电接点液位计和热电阻液位计 测试仪器的主要性能指标 答： 1.准确度 仪器的指示值接近于 被测量的实际值的准确程度 ，称为准确度。 2.恒定度 仪器多次重复测量时，其指示值的稳定程度，称为恒定度。通常以读数的变差来表示。 3.灵敏度 以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例 S = ? / ?A。 4.灵
9、敏度阻滞 灵敏度阻滞又称为感量，此量是足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。 5.指示滞后时间 从被测参数发生变化到仪器指示出该变化之所需的时间，称为指示滞后时间，或称时滞。 时滞主要由仪器的惯性引起。 简述系统误差的原因和消除方法。 答：系统误差产生原因 ：仪器误差、安装误差、环境误差、方法误差、操作误差、动态误差。 常用消除系统误差具体方法： (1) 交换抵消法：将测量中某些条件相互交换，使产生系统误差的原因相互抵消。 (2) 替代消除法：在一定测量条件下，用一个精度较高的已知量，在测量系统中取代被测量 ，而 使测量仪器的指示值保持不变，则被测量即等于该已知量。 (3) 预
10、检法：将测量仪器与较高精度的基准仪器对同一物理量进行多次重复测量 。两组测量数据的差值作为测量仪器在对该物理量测量时的系统误差。 简述产生应变片温度误差的主要因素，电阻应变片的温度补偿方法 。 主要因素： 1)电阻温度系数的影响，敏感栅的电阻丝阻值随温度变化引起附加变形。 2)当试件与电阻丝材料的线膨胀系数不同时：环境温度变化，电阻丝会产生附加变形，从而产生 附加电阻变化。电阻应变片的温度补偿方法：桥路补偿和应变片自补偿两大类 简述热电偶基本定律。 1）均质材料定律：由同一种均质材料（导体或半导体）两端焊接组成闭合回路，无论导体截面如何以及温度如何分 布，将不产生接触电势，温差电势相抵消，回路
11、中总电势为零。 2）中间导体定律 在热电偶回路中接入中间导体（第三导体），只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热 电偶回路总电势没有影响，这就是中间导体定律。 3）中间温度定律 热电偶回路两接点（温度为 T、 T0）间的热电势，等于热电偶在温度为 T、 Tn 时的热电势与在 温度为 Tn、 T0 时的热电势的代数和。 Tn 称中间温度。 4）标准电极定律 用高纯度铂丝做标准电极，假设镍铬 -镍铬热电偶的正负极分别和标准电极配对，他们的值相加 是等于这支镍铬 -镍铬的值。 试验用温度计测量时有哪几种误差？ 安装误差、辐射误差、热传导引起的误差、高 速气流的温度测量误差、感温元件的响应 液柱
12、式压力计的测量误差来源。 1、环境温度变化的引起的误差 2、重力加速度变化的引起的误差 3、毛细现象的影响 4、安装误差 5、读数误差 简述数字式传感器的优点。 答：使用方便、抗干扰能力强、适用于远距离传输 简述电容式压力传感器的特点。 结构简单，所输入的能量小，没有摩擦，灵敏度高，动态响应好，过载能力强，自然影响极小，能在恶劣的环境下工作等。影响其测量精度的主要因素是线路寄生电容、电缆电容和外界温度、湿度等的干扰，若没有良好的绝缘和屏蔽，将无法正常工作。 简述流量计的选用原则。 答：根据被测流体介质性质 （物态、洁净度、粘性、腐蚀性等） 、用途 （计算、工业生产）、工况条件（流量变化范围、温
13、度、压力等）、 其他 （安装、振动） 简述影响涡轮流量计测量结果的主要因素。 答：流体黏度的影响、流体密度的 影响、流体压力和温度的影响、流动状态的影响 简述质量流量计的分类。 1直接式：即直接检测与质量流量成比例的量，检测元件直接反映出质量流量。 2推导式：即用体积流量计和密度计组合的仪表来测量质量流量，同时检测出体积流量和流体密度，通过运算得出与质量流量有关的输出信号。 3、补偿式：同时检测流体的体积流量和流体的温度、压力值，再根据流体密度与温度、压力的关系，由计算单元计算得到该状态下流体的密度值，最后再计算得到流体的质量流量值。 简述色谱分析法的原理。 答：被分析的混合物样品在流动相的推
14、动下，流经 一根装有固定相的管子（色谱柱）时，受固体相的吸附或溶解作用，样品中各成分在流动相、固体相中产生浓度分配，不同成分浓度分配情况不同，使得各组分被固定相保留的时间不同，导致从色谱柱流出的时间不同，从而达到分离混合物组分的目的。 简述测量方法的分类。 按照得到最后结果的过程不同，测量方法分三类： 1.直接测量 凡被测量的数值可以直接从使用的测量仪器上读得的测量，称为直接测量。 2.间接测量 被测量的数值不能通过直接测量获得，而需要通过直接测量若干与被测量有一定函数关系的量 ， 然后经过运算得到被测量的数值，此类测量 称为间接测量。 3.组合测量 测量中使各个未知量以不同组合形式出现（或改
15、变测量条件以获得不同组合） ,根据直接或间接 测量所得数据 ,通过解联立方程组求得未知量的数值，此类测量称为组合测量。 简述测量导电液体的电容式液位传感器的原理。 利用传感器两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化，从而引起电容量变化这种关系进行液位测量 传热学 物体中各点的过余温度的比值与几何位置及 Bi有关 ,而与时间无关 .但当时间趋于无限大时 ,物体中各点的温度应趋近流体温度 ,所以两者是有矛盾的。你是否同意这种看法 ,说明你的理由。 答：我不同意这种看法，因为随着时间的推移，虽然物体中各点过余温度的比值不变，但各点温度的绝对值在无限接近。这与物体中各点温度趋近流体温度的事实并不矛盾
16、。 对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容？既然对大多数实际对流传热问题尚无法求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义？ 答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组及定解条件，定解条件包括，（ 1）初始条件 （ 2）边界条件 （速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系，每一种关系 都必须满足动量，能量和质量守恒关系，避免在研究遗漏某种物理因素。 什么叫做两个现象相似，它们有什么共性？ 答：指那些用相同形式并具有相同内容的微分方程式所描述的现象，如果在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物理量一一对应成比例，则
17、称为两个现象相似。 凡相似的现象，都有一个十分重要的特性，即描述该现象的同名特征数（准则）对应相等。 （ 1） 初始条件。指非稳态问题中初始时刻的物理量分布。 （ 2） 边界条件。所研究系统边界上的温度（或热六密度）、速度分布等条件。 （ 3） 几何条件。换热表面的几何形状、位置、以及 表面的粗糙度等。 （ 4） 物理条件。物体的种类与物性。 提高太阳能集热器效率的途径和措施 答：途径： 在保持最大限度采集太阳辐射的同时，尽可能减 小其对流和辐射散热损失。 措施 : 利用对太阳光透明的玻璃或塑料薄膜使吸热面不直接暴露于外界环境 ; 采用双层玻璃覆盖层 ; 吸热面采用光谱选择性涂层 (具有较高的
18、 s/值 ) 何谓 “漫灰表面 “?有何实际意义 ? 答： “漫灰表面 “是研究实际物体表面时建立的理想体模型 .漫辐射、漫反射指物体表面在辐射、反射时各方向相同 . 灰表面是指在同一温度下表面的辐射光谱与黑体辐射光谱相似 ,吸收率也取定值 .“漫灰表面 “的实际意义在于将物体的辐射、反射、吸收等性质理想化 ,可应用热辐射的基本定律了。大部分工程材料可作为漫辐射表面 ,并在红外线波长范围内近似看作灰体 .从而可将基尔霍夫定律应用于辐射换热计算中。 对壳管式换热器来说，两种流体在下列情况下，何种走管内，何种走管外？ (1)清洁与不清洁的； (2)腐蚀性大与小的； (3)温度高与低的； (4)压力
19、大与小的； (5)流量大与小的； (6)粘度大与小的。 答： (1)不清洁流体应在管内，因为壳侧清洗比 较困难，而管内可定期折开端盖清洗； (2)腐蚀性大的流体走管内，因为更换管束的代价比更换壳体要低，且如将腐蚀性强的流体置于壳侧，被腐蚀的不仅是壳体，还有管子； (3)温度低的流体置于壳侧，这样可以减小换热器散热损失； (4)压力大的流体置于管内，因为管侧耐压高，且低压流体置于壳侧时有利于减小阻力损； (5)流量大的流体放在管外，横向冲刷管束可使表面传热系数增加； (6)粘度大的流体放在管外，可使管外侧表面传热系数增加。 夏季在维持 20的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持 22的室内工作
20、时，却必须穿绒衣才觉得舒服 。试从传热的观点分析原因。 答：首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同。夏季室外温度比室内气温高，因此通过墙壁的热量传递方向是出室外传向室内。而冬季室外气温比室内低，通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。因此，尽管冬季室内温度 (22 )比夏季略高 (20 )，但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。根据上题人体对冷感的感受主要是散热量的原理，在冬季散热量大，因此要穿厚一些的绒衣。 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和 区别。 答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子
21、的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。 导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能 量的转移还伴有能量形式的转换。 东北地区春季 ,公路路面常出现 “弹簧 “,冒泥浆等 “翻浆 “病害。试简要解释其原因。为什么南方地区不出现此病害 ?东北地区的秋冬季节也不出现 “翻浆 “? 答：此现象可以由半无限大物体 （地面及地下）周期性非稳态导热现象的温度波衰减及温度波时间延迟特征来解释。公路路面 “弹簧 “及 “翻浆 “病害产生的条件是：
22、地面以下结冰，而地表面已解冻（表面水无法渗如地下）。 东北地区春季地表面温度已高于 0，但由于温度波的时间延迟，地下仍低于 0，从而产生了公路路面 “弹簧 “及 “翻浆 “等病害。 东北地区的秋冬季节，虽然地表面温度已低于 0，但由于温度波的时间延迟，地下仍高于 0，从而不会产生 “翻浆 “。 南方地区不出现此病害的原因是，由于温度波衰减的特征，使得地下部分不会低于 0，当然不会出现此病害。 试用简练的 语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别 答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。 导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能
