空氣動(dòng)力學(xué)試題

1、北京航空航天大學(xué)20072008第二學(xué)期空氣動(dòng)力學(xué)期末考試真題（附答案）（問(wèn)答題與計(jì)算題部分）一、問(wèn)答題1.請(qǐng)結(jié)合圖描述理想流體微團(tuán)與粘性流體微團(tuán)在運(yùn)動(dòng)和靜止?fàn)顟B(tài)下的受力差別。答：（1）靜止?fàn)顟B(tài)：理想流體與粘性流體均不能承受切向應(yīng)力，法向應(yīng)力即為壓強(qiáng)在各個(gè)方向上相等。 （2）運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：理想流體不能承受切向應(yīng)力，流體微團(tuán)受力情況與靜止?fàn)顟B(tài)下相同。粘性流體由于存在粘性，可以承受切向應(yīng)力，而且剪應(yīng)力與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，與角變形率成正比。2.請(qǐng)分別寫出流體微團(tuán)平動(dòng)速度、旋轉(zhuǎn)角速度、線變形速率和角變形速率的表達(dá)式。答：平動(dòng)速度： u,v,w旋轉(zhuǎn)角速度：線變形速率：角變形速率：3.試分析產(chǎn)生壓差阻力的原因。答：粘

2、性力阻滯流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，使流體質(zhì)點(diǎn)減速失去動(dòng)能，在一定的逆壓梯度下，來(lái)流與邊界層發(fā)生分離，在分離點(diǎn)后出現(xiàn)低壓區(qū)，大大增加了繞流物體的阻力，這就是壓差阻力。4.請(qǐng)說(shuō)明微弱擾動(dòng)在亞聲速流場(chǎng)和超聲速流場(chǎng)中傳播時(shí)的差別。答：亞聲速流場(chǎng)中微小擾動(dòng)可遍及全流場(chǎng)，氣流沒(méi)有達(dá)到擾源之前已經(jīng)感受到它的擾動(dòng)，逐漸改變流向和氣流參數(shù)以適應(yīng)擾源要求；而在超聲速流場(chǎng)中，小擾動(dòng)不會(huì)傳到擾源上游。二、計(jì)算題1.有不可壓流體做定常運(yùn)動(dòng)，其速度場(chǎng)為：求：（1）線變形率、角變形率； （2）流場(chǎng)是否有旋； （3）是否有速度位函數(shù)存在，如果有請(qǐng)寫出表達(dá)式。解：（1）線變形率：角變形率：（2）由于因此，流場(chǎng)有旋。（3）不存在速度位函數(shù)。

3、2.一維定常不可壓縮流體流動(dòng)，密度不變?yōu)?，如圖所示，管道兩端截面積分別為、，壓強(qiáng)分別為、,求該管道的體積流量Q。解：由質(zhì)量方程知：由伯努利方程知：聯(lián)立可得：3.已知繞圓柱體定常流動(dòng)的不可壓縮理想流體流動(dòng)的流函數(shù)為：求：（1）圓柱體的直徑（2）圓柱體表面的速度分布以及壓強(qiáng)系數(shù)分布（3）升力大?。?）駐點(diǎn)位置（5）繞圓柱體的環(huán)量（6）簡(jiǎn)要繪出流線圖解：（1）由流函數(shù)的表達(dá)式可知（2）由速度函數(shù)與流函數(shù)關(guān)系 知壓強(qiáng)系數(shù)分布（3）由庫(kù)塔-儒科夫斯基定理可知，升力為：（4）令可得（5）繞圓柱環(huán)量為（6）流線圖為4假定平板邊界層內(nèi)速度分布為 ，其中為邊界層厚度?？ㄩT積分關(guān)系式為求：剪應(yīng)力，邊界層厚度，邊界層位移厚度，動(dòng)量厚度。解：由牛頓粘性定律： 由于平板邊界層 =0，因此卡門積分關(guān)系式可化簡(jiǎn)為：將速度分布代入動(dòng)量厚度表達(dá)式中，代入卡門式，可得： 又積分得：從而知：，5.一架飛機(jī)在h=5000米高度以Ma=0.6飛行，試求迎風(fēng)皮托管測(cè)出的總壓以及由此值按不可壓流伯努利方程計(jì)算出的V與真實(shí)的V的差。（h=5000m時(shí)，T=2