ME 322 April 2012
Review Material: Final exam
A list of topics for which you are responsible is given below. Copies of the Final Examinations for 2010 and 2011 are attached. The exam is open Class notes (see Course Site) and open book (Anderson). Old homework solutions, old test solutions, old exam solutions are not permitted. Worked class examples are allowed.
The final exam will be held in Packard Lab 466 from 8.00 – 11.00 am on Wednesday, May 9.
Cell phones or other communication devices are not allowed in the examination You will require a calculator of the type permitted by the department
Course content
1.Introduction: Basic concepts; significance of Mach number. Equations of motion in integral form, reduction to differential form. Review of thermodynamics, equations of state. (Class notes 1 and Appendix A (information only). Anderson: Chapters 1, 2, & 6 )
2.One-dimensional flows: Isentropic flow, sound speed, compression waves, shock formation (qualitative); normal shock waves, shock relations, entropy change; Hugoniot curves; use of shock tables. Pitot tubes (pressure measurement) in subsonic and supersonic flows. (Class notes 2. Anderson: §§
3.1 – 3.7. )
3.Flow with heat addition: Governing equations; Rayleigh lines, flow properties, temperature maxima, choking. Examples. (Class notes 3. Anderson: §3.8. )
4.Flow with friction: Adiabatic case, governing equations; Fanno lines, properties, choking. Pipelines. (Class notes 4. Anderson: §3.9.)
5.Oblique shock waves: Mach waves and Mach angles. Oblique shock relations; shock angle, flow deflection, and Mach number – use of charts. Weak and strong solutions; detached shocks. Reflected oblique shock waves, Mach reflections. (Class notes 5. Anderson: §§4.1 – 4.11. )
6.Steady isentropic waves: Natural co-ordinate system, flow equations. Simple waves. Centered expansion waves, Prandtl-Meyer relations, use of tables. Shock-expansion theory. Calculation of lift and drag for simple supersonic aerofoils. (Class notes 6. Anderson: §§4.13 – 4.16.)
7. Nozzle flows: Quasi-one-dimensional relations; critical state, sonic point, choking. Convergent-divergent nozzles, mass flow. Exit pressures, design back pressure, under-expanded and over- expanded flows; standing shock waves; shock
location. Supersonic diffuser design; start-up problem; steady operating conditions; diffuser efficiency. Closed circuit supersonic wind tunnels: design and performance. Ideal power. (Class notes 7. Anderson: §§5.1 - 5.5 for nozzles and diffusers)
8. Propagating shock waves: Piston driven shock waves; Mach numbers relative to shock and relative to tube. (Class notes 8. Anderson: §§7.1-7.2.)
9. Unsteady isentropic flows: Piston withdrawal; unsteady centered expansion waves; particle paths; right travelling waves. (Class notes 9. Anderson: §§7.6-7.7.)
10. Shock tubes: Basic description; propagating shock; centered expansion wave. Shock tube relations based on the shock Mach number; required diaphragm pressure
ratio. Shock tube wave diagrams. Reflected shock waves:12R M M ?=; reflected wave
speed. Reflected expansion wave; path x t ?. Performance calculations. (Class notes 10. Do not use Anderson for this material.)
11. Shock tunnels and tailoring: Concept; hypersonic short duration testing. Wave diagrams; tailored and non-tailored flow. Tailoring calculations. Run times and emptying times; geometry (see project). (Class notes 11 and project.)
12. Combustion waves: Flows with heat release. Deflagrations and detonations. Chapman-Jouget condition. Steady state wave structure; wave speed; overdriven flows. (Class notes 12.)
ME 322 GAS DYNAMICS: Final Examination May 4, 2010
1. (25 points) A round nosed projectile travels through the upper atmosphere at a Mach number 15M =. The upstream temperature 1225K T =and the upstream static pressure 1 3.1kPa p =.
(a) What pressure and temperature will be recorded at the nose of the projectile? (b) As the flow expands around the body, pressure readings at a particular location, designated by the subscript A, indicate that the local static pressure 27.57kPa A p =.
What are the values of the Mach number A M and the temperature A T at this point?
2. (30 points) A wedge is placed symmetrically in a supersonic free stream at a Mach number 1 4.0M =. (The apex of the wedge faces the oncoming flow.) The free stream static pressure 1100kPa p =.
(a) If the shock angle 41β= , what is the wedge half-angle θ?
(b) What is the pressure 2p on the wedge surface?
(c) What is the flow Mach number (behind the shock) parallel with the wedge surface?
(d) What pressure would be recorded by a pitot tube whose head is aligned with the wedge surface and points towards the oncoming flow?
3. (25 points) Air enters a pipe of diameter 10cm and length 15m. The air is supplied isentropically from a reservoir at a stagnation pressure 0302.3kPa p =. At the pipe entrance the Mach number 10.3M =, and at the pipe exit the local static pressure 101.2kPa e p =.
(a) What is the static pressure at the pipe entrance?
(b) What is the Mach number at the pipe exit?
(c) What is the average friction coefficient for the pipe?
Assume throughout that the flow is adiabatic.
4. (30 points) A supersonic wind tunnel employs a nozzle-diffuser combination with a nozzle throat area 2116cm t A = and a diffuser throat area 22119.2cm t A =. The working section Mach number 4.0ws M =, the reservoir stagnation pressure
0532.7kPa p =, and the tunnel operates with a normal shock at the diffuser throat. What is the necessary cross-sectional area of the working section?
(a) What is the flow Mach number immediately upstream of the shock at the diffuser throat?
(b) What is the flow Mach number immediately downstream of the shock at the diffuser throat? (d) What is the stagnation pressure ratio 00e p p that is required to drive the flow?
(e) If the diffuser exit static pressure e 101.2kPa p =, what are:
(i) the exit Mach number? (ii) The exit area?
5. (35 points) A hydrogen and diatomic gas mixture is employed as the driver gas in a conventional shock tube in which air is the driven gas. The effective gas constant for the mixture is 42445J/(kg mol K)R =??, and the specific heat ratios for both the driver and driven gases can be taken as 41 1.4γγ==. Conditions in the shock tube are chosen to produce tailoring at a shock Mach number 1 5.3M =when the initial driven gas temperature is 129
6.2K T =. The driven section length 150m.x =
(a) Calculate the sound speed 1a ahead of the initiating shock wave.
(b) Determine the sound speed 2a behind the initiating shock wave.
(c) Obtain the speed 2v of the contact surface.
(d) For tailoring what is the sound speed 3a in the region between the contact surface
and the tail of the expansion wave?
(e) Find the initial sound speed 4a in the driver gas. What is the initial temperature
4T in the driver gas?
(f) For the tailored state, obtain the location (CS x x =) of the stationary contact
surface prior to the arrival of the reflected expansion wave. (Assume that this latter event occurs after the reflected shock – contact surface interaction.)
6. (35 points) An over-driven detonation wave propagates into a combustible mixture at rest. The pressure ahead of the wave is 1101kPa p =and the Neumann pressure immediately behind the shock wave is 4811kPa N p =. In addition, the
effective specific heat ratio of the mixture is 1.3γ=, the gas constant 270J/kg K R =?, the overall heat release 2MJ/kg q =, and the temperature ahead of the wave 1300K T =.
(a) What is the Mach number 1M of the detonation wave?
(b) What is the pressure far downstream of the wave front?
(c) What is the temperature far downstream of the wave front?
_________________
Note that equations (1.6) and (1.7) of the notes on Combustion Waves can be combined to give
()()()()22111212011
p p q μγμμγγ?++??+=++ with
()111v p μ?=??.
The notation corresponds to that used in the combustion notes (see 1.5c and 2.4).
ME 322 GAS DYNAMICS: Final Examination May 9, 2011
1. A round nosed projectile is in level (symmetrical) flight through air at a Mach number 15M =. The upstream static pressure 110kPa p =.
(a) Determine the stagnation pressure at the nose of the projectile.
(b) At a surface location downstream of the nose, a pitot tube that is aligned with the surface records a reading of 250.55kPa. What is the Mach number at this point? (Assume inviscid adiabatic flow.)
2. A close-fitting piston is initially at a location 0x =. On the left of the piston the gas is at rest at a pressure 4100kPa p =. Gas properties are such that the sound speed
4240m/s a = and the specific heat ratio 75γ=. At the time 0t =, the piston is impulsively withdrawn to the right at a constant speed p v . The speed is chosen so
that the tail of the expansion wave remains at the location 0x =.
(a) What is the required value of the piston speed p v ?
(b) A pressure transducer is located at 4.8m x =?. At what time will the front of the expansion wave cross the transducer?
(c) What pressure reading will be recorded by the transducer at a time 0.05s t =? (d) What will the transducer reading ultimately become as t increases?
3. Air enters a heated duct at a temperature 1500K T =and Mach number 10.5M =.
(a) How much heat must be added to choke the flow?
(b) What is the exit temperature in the choked case?
(c) How much heat must be added to obtain the maximum exit temperature?
(d) What is the maximum exit temperature?
4. A nozzle-diffuser combination has a first throat area 22110m t A ?=, a working section area 20.1025m WS A =, and a second throat area 220.0745m t A =. The upstream reservoir pressure 0189.3kPa p =.
(a) Given that the flow in the working section is supersonic, find the working section Mach number.
(b) What is the static pressure at the first throat?
(c) What is the Mach number at the second throat?
(d) If the downstream back (stagnation) pressure is 31.14kPa , what is the cross- sectional area in the diffuser where the shock is located?
(e) Because of a sudden increase in the back pressure, the new pressure at the first throat is recorded as 124.2kPa. What is the new Mach number at the first throat?
5. A conventional shock tube has a driver section length 410m x =and a driven
section length 180m x =. The driver gas is helium and the driven gas is air. Both
driver and driven gases are at an initial temperature 41300K T T ==. The shock Mach
number 14M =.
(a) Calculate the sound speeds 14 and a a .
(b) What is the speed 2v , relative to the tube, of the flow induced by the passage of the
initiating shock?
(c) Determine the sound speed 3a in the region between the tail of the expansion wave
and the contact surface.
(d) Evaluate the speeds of the initiating shock and the reflected shock.
(e) At what time will the reflected expansion wave intersect the contact surface? (f) Show that this time precedes the intersection of the reflected shock and contact surface.
(The molecular weight of helium is 4.0026 and its specific heat ratio 45γγ==.)
6. An over-driven detonation wave is propagating into a combustible mixture that is at a pressure 1101kPa p = and a temperature 1300K T =. Gas properties correspond
to 167J/kg K, 1.2,and a heat release 2MJ/kg R q γ=?==. The Neumann pressure is measured as 4.364MPa.
(d) What is the Mach number of the detonation wave?
(e) Calculate the final pressure and temperature well downstream of the wave front. (f) What is the final downstream Mach number?
-----------
You may find the following results useful.
p =, and ()111v p μ?=??
The notation is that used in the Combustion Notes and v corresponds to the dimensionless specific volume.
1第一章空气动力学 基础知识
第四单元飞机与飞机系统 第一章空气动力学基础知识 1.1 大气层和标准大气 1.1.1 地球大气层 地球表面被一层厚厚的大气层包围着。飞机在大气层内运动时要和周围的介质——空气——发生关系，为了弄清楚飞行时介质对飞机的作用，首先必须了解大气层的组成和空气的一些物理性质。 根据大气的某些物理性质，可以把大气层分为五层：即对流层(变温层)、平流层(同温层)、中间层、电离层(热层)和散逸层。 对流层的平均高度在地球中纬度地区约11公里，在赤道约17公里，在两极约8公里。对流层内的空气温度、密度和气压随着高度的增加而下降，并且由于地球对大气的引力作用，在对流层内几乎包含了全部大气质量的四分之三，因此该层的大气密度最大、大气压力也最高。大气中含有大量的水蒸气及其它微粒，所以云、雨、雪、雹及暴风等气象变化也仅仅产生在对流层中。另外，由于地形和地面温度的影响，对流层内不仅有空气的水平流动，还有垂直流动，形成水平方向和垂直方向的突风。对流层内空气的组 成成分保持不变。 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢1
从对流层顶部到离地面约30公里之间称为平流层。在平流层中，空气只有水平方向的流动，没有雷雨等现象，故得名为平流层。同时该层的空气温度几乎不变，在同一纬度处可以近似看作常数，常年平均值为摄氏零下56.5度，所以又称为同温层。同温层内集中了全部大气质量的四分之一不到一些，所以大气的绝大部分都集中在对流层和平流层这两层大气内，而且目前大部分的飞机也只在这两层内活动。 中间层从离地面30公里到80至100公里为止。中间层内含有大量的臭氧，大气质量只占全部大气总量的三千分之一。在这一层中，温度先随高度增加而上升，后来又下降。 中间层以上到离地面500公里左右就是电离层。这一层内含有大量的离子(主要是带负电的离子)，它能发射无线电波。在这一层内空气温度从-90℃升高到1 000℃，所以又称为热层。高度在150公里以上时，由于空气非常稀薄，已听不到声音。 散逸层位于距地面500公里到1 600公里之间，这里的空气质量只占全部大气质量的1011 ，是大气的最外一层，因此也称之为“外层大气”。 1.1.2 大气的物理性质 大气的物理性质主要包括：温度、压强、密度、粘性和可压缩性等。 气体的压强p是指气体作用于容器内壁的单位面积上的正压力。大气的压强是指大气垂直地作用于物体表面单位面积上的力。 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
1什么是定常流以及什么是非常流？ 答：在流场中的任何一点处，流体微团的流动参数（速度、压力、温度、密度）随时间变化为非定常流。在流场中的任何一点处，流体微团的流动参数（速度、压力、温度、密度）不随时间变化为定常流。 2同一流管：截面积大，流速小，压力大。截面积小，流速大，压力小.。 3结合连续方程和伯努利方程可以得出结论：不可压缩、理想流体定常流动时， 在管道剖面面积减小的地方，流速增大，流体的动压增大，静压减小。 在管道剖面面积增大的地方，流速减小，流体的动压减小，静压增大。 4附面层的特点 附面层分为层流附面层和紊流附面层，层流在前，紊流在后。层流与紊流之间的过渡区称为转捩点。 5摩擦阻力 由于紧贴飞机表面的空气受到阻碍作用而流速降低到零，根据作用力与反作用力定律，飞机必然受到空气的反作用。这个反作用力与飞行方向相反，称为摩擦阻力。摩擦阻力是由于空气有粘性而产生的阻力，存在于附面层内。 6减小摩擦阻力的措施 采用层流翼型;附面层控制;保持机体表面的光滑清洁。尽可能减小飞机暴露在气流中的表面面积，也有助于减小摩擦阻力。 7压差阻力是由处于流动空气中的物体的前后的压力差，导致气流附面层分离，从而产生的阻力 减小飞机上的压差阻力的措施 尽量减小飞机及各部件的迎风面积。 应尽可能把暴露在气流中的所有部件都做成流线型 飞行时，除了气动部件外其他部件的轴线应尽量与气流方向平行。 8飞机的各个部件，如机翼、机身、尾翼的单独阻力之和小于把它们组合成一个整体所产生的阻力，这种由于各部件气流之间的相互干扰而产生的额外阻力，称为干扰阻力 减小干扰阻力的措施 适当安排各部件之间的相对位置。 在部件结合处安装整流罩。使结合部位光滑，减小流管的收缩和扩张。 9由于翼尖涡的诱导，导致气流下洗，在平行于相对气流方向出现阻碍飞机前进的力，这就是诱导阻力。 增大机翼的展弦比;增设翼尖小翼采用梯形的机翼平面形 状 10结论 总阻力随着速度增大，先增大后减小。 诱导阻力是随着飞行速度的提高而逐渐减小。 废阻力是随着速度的增加而增大。 11相对厚度大，可以得到较大的升力系数；加大翼型的弯度，可以提高最大升力系数 12当α<α临界，升力系数随迎角增大而增大。 当α=α临界，升力系数为最大。当α>α临界，升力系数随迎角的增大而减小，进入失速区。12压力中心：机翼气动力合力的作用点。 随着迎角增大压心前移。失速后压心后移 13 相对厚度增加，最大升力系数增加，临界迎角减小 前缘半径增加，临界迎角增加。 展弦比越高，最大升力系数越大，临界迎角越小。 平直机翼的最大升力系数更大，升力系数曲线斜率越大，临界迎角越小。 翼型前缘越光滑，最大升力系数越高，临界迎角越大 14在中小迎角范围，阻力系数随迎角增大而缓慢增大，飞机阻力主要为摩擦阻力。 在迎角较大时，阻力系数随迎角增大而较快增大，飞机阻力主要为压差阻力和诱导阻力。 在接近或超过临近迎角时，阻力系数随迎角的增大而急剧增大，飞机阻力主要为压差阻力。 15飞机的失速速度 飞机重量增加失速速度也会增加。 提高最大升力系数可以减小失速速度。 载荷系数越大，失速速度越大 16压力中心：作用在机翼上的气动合力的作用点。 17收缩的流管可以使亚音速气流加速，但却得不到超音速气流。为了使亚音速气流加速到超音速，必须使用先收缩后扩张的流管，这种形状的流管叫拉瓦尔喷管 18如果飞机飞行速度不断提高，一直提高到在圆拱度最大的地方，其局部速度达到那里的局部音速，那么这时的飞机飞行速度就称为临界速度。与临界速度相对应的马赫数就称为临界马赫数。 19因此攻角增大，临界马赫数将降低。反之，攻角减小，则临界马赫数提高。 20如果飞机的飞行速度稍大于临界速度，机翼上就会出现一个局部超音速区，而在超音速区后面仍为亚音速气流。这样在超音速和亚音速流动之间会产生一个正激波，使超音速气流通过正激波减速增压，以突变的形式转变为亚音速气流，这个正激波称为“局部激波”。 21激波失速VS大迎角失速 飞机大迎角失速是由于迎角过大造成的，出现在大迎角飞行时； 飞机的激波失速是由于飞行速度过大造成的，出现在大速度飞行时 22类型马赫数机翼表面流场 亚音速飞行Ma<=Ma临亚音速 跨音速飞行Ma临
空气动力学题库21-1- 8
问题： [单选]下列说法错误的是（） A.流体的粘性和逆压梯度是边界层分离的必要条件 B.粘性流体运动的基本性质有：运动的有旋性、旋涡的扩散性、能量的耗散性 C.曲壁面上的边界方程与平壁面上的完全相同 D.雷诺数代表作用在流体为团上的惯性力与粘性力之比
问题： [多选]下列关于粘性的说法正确的是（） A.由于实际流体都存在粘性，所以实际流体中存在剪切力。 B.液体的动力粘性系数随温度的升高而减小，气体的动力粘性系数随温度的升高而增大。 C.压强越大，粘性系数越大。 D.粘性的存在是产生阻力的重要原因。
问题： [多选]下列关于压强的说法正确的是（） A.在理想流体中，其任意一点仅存在法向正应力；在粘性流体中，不仅存在法向正应力，也存在切应力。 B.在理想流体的任意点处，如果受压方位不同，那么压强也不同。 C.当流体平衡时，压强沿某个方向的偏导数，等于单位体积的质量力在该方向的分量。 D.有粘性的运动流体，严格说来压强指的是三个互相垂直方向的法向力的平均值（加负号）。 出处：天津11选5 https://www.doczj.com/doc/ee11105116.html,;
问题： [单选]下列说法错误的是（） A.流体质点是宏观上组成流体的最小单元：一个包含一定质量的空间点。 B.流体微团是由连续质点组成的质点系。 C.在流体力学中，系统是指有任何确定流体质点组成的团体。 D.在不可压缩流体中，密度处处是同一常数。
问题： [多选]下列关于势函数和流函数的说法错误的是（） A.在平面不可压流场中，势函数和流函数同时存在。 B.势函数在某个方向的偏导数等于速度在那个方向的分量。 C.流函数线的切线方向与速度矢量方向重合。 D.过同一点的等速度势函数线与等流函数线正交
第一章：飞机和大气的一般介绍 一、飞机的一般介绍 1. 翼型的中弧曲度越大表明 A:翼型的厚度越大 B:翼型的上下表面外凸程度差别越大 C:翼型外凸程度越大 D:翼型的弯度越大 2. 低速飞机翼型前缘 A:较尖 B:较圆钝 C:为楔形 D:以上都不对 3. 关于机翼的剖面形状（翼型），下面说法正确的是 A:上下翼面的弯度相同 B:机翼上表面的弯度大于下表面的弯度 C:机翼上表面的弯度小于下表面的弯度 D:机翼上下表面的弯度不可比较 二、1. 国际标准大气规定的标准海平面气温是 A:25℃ B:10℃ C:20℃ D:15℃ 2. 按照国际标准大气的规定，在高度低于11000米的高度上，高度每增加1000米，气温随季节变化 A:降低6.5℃ B:升高6.5℃ C:降低2℃ D:降低2℃ 3. 在3000米的高度上的实际气温为10℃，则该高度层上的气温比标准大气规定的温度 A:高12.5℃ B:低5℃ C:低25.5℃ D:高14.5℃
4. 在气温比标准大气温度低的天气飞行，飞机的真实高度与气压高度表指示的高度（基准相同）相比，飞机的真实高度 A:偏高 B:偏低 C:相等 D:不确定 第二章：飞机低速空气动力学 1. 空气流过一粗细不等的管子时，在管道变粗处，气流速度将 A:变大 B:变小 C:不变 D:不一定 2. 空气流过一粗细不等的管子时，在管道变细处，气流压强将 A:增大 B:减小 C:不变 D:不一定 3. 根据伯努利定律，同一管道中，气流速度减小的地方，压强将 A:增大 B:减小 C:不变 D:不一定 4. 飞机相对气流的方向 A:平行于机翼翼弦，与飞行速度反向 B:平行于飞机纵轴，与飞行速度反向 C:平行于飞行速度，与飞行速度反向 D:平行于地平线 5. 飞机下降时，相对气流 A:平行于飞行速度，方向向上 B:平行于飞行速度，方向向下 C:平行于飞机纵轴，方向向上 D:平行于地平线 6. 飞机的迎角是 A:飞机纵轴与水平面的夹角 B:飞机翼弦与水平面的夹角 C:飞机翼弦与相对气流的夹角 D:飞机纵轴与相对气流的夹角 7. 飞机的升力
随着高速公路的发展，燃油价格的上涨以及越发严格法规的颁布，对汽车的动力性、经济性、操纵稳定性和舒适性提出了越来越高的要求，这使得汽车空气动力学的研究成为汽车行业的重点研究方向之一。采用计算流体力学方法对其性能进行预测，相比风洞试验可以节约资金，缩短新车型开发周期。面对这种形势，本文针对车身设计提出了一种通过空气动力学性能分析来确定造型的工业设计方法，并对汽车三维外流场进行了数值模拟。本文首先阐述了轿车外流场数值模拟的整个过程，包括几何、物理模型的建立、湍流模型的选取、边界条件的添加等。所分析的模型选择某豪华轿车1:2实车模型，对实车模型作了如下简化：忽略车身外部突起物如后视镜、刮雨器等部分；没有考虑车轮影响；对车身底部做了简化，没有模拟车底真实的几何形状。为了节省计算耗费，只取实车模型沿纵向对称面的一半。利用FLUENT进行模型分析，得出车身表面压力分布图、压力场的流态显示，并计算了相应的阻力系数，从而较好地模拟了轿车的外流场，确定了车身空气动力学特性，并对模型在不同的边界条件下和不同的湍流模型下进行了比较和分析，为数值模拟的实用化做了一些有益的尝试。本文还详细论述了基于空气动力学的车身造型设计方法，以及其两条技术路线，积极探索空气动力学在车身造型中的具体应用，为车身设计提供了新的思路。最后得出结论，汽车空气动力特性的数值模拟可以辅助汽车设计师，在设计初步完成之后，对其进行流场的数值模拟，对设计提出改进意见，争取达到美学与空气动力性完美结合的程度。 汽车空气动力学主要是应用流体力学的知识，研究汽车行驶时，即与空气产生相对运动时，汽车周围的空气流动情况和空气对汽车的作用力(称为空气动力)，以及汽车的各种外部形状对空气流动和空气动力的影响。 自从世界上有了第一辆汽车以后，德国就在航空风洞中进行了车身外形实验研究。后来德国人贾莱·克兰柏勒提出前圆后尖的水滴状最小空气阻力造型设计方案，从而找到了解决形状阻力的途径。美国人W．Elay 于1934年用风洞测量了各种车身模型的空气阻力系数。法国人J．Andreau则提出了汽车表面压差阻力的概念，并研究了侧风稳定性。2O世纪40年代，另一位法国人L．Romani对诱导阻力进行了研究。6O年代初，英国人white通过风洞实验提出了估算空气阻力系数的方法。到7O年代，汽车空气动力学才真正成为一门独立学科。我国是在8O年代才较为系统地研究汽车空气动力学的。 目前世界上许多公司都在汽车空气动力学研究方面进行探索与竞争，并且大都实力雄厚、各有建树。美国几乎各大汽车公司都有自己的飞机制造子公司。通用有休斯飞机公司，克莱斯勒有湾流公司。苏联的伏尔加有一个27m2的风洞，最高风速1 20km／h。法国雷诺已经开展了计算机空气动力学的研究。西德大众最近也购得CDCgo00型计算机，其目的之一可能就是汽车空气动力学的摸拟。现在世界上计算空气动力学一流水平当属美国NASA。NASA在飞行器计算空气动力学方面拥有一流的学术、研究和应用水平,并且在不断更新其巨型机。许多高超音速空气动力试验无法进行，就用计算机进行摸拟。 我国汽车工业由于近年来开始生产轿车才开始了汽车空气动力学的研究。当前的主要任务应该是抓住太好时机，建立起我国自已的汽车空气动力学研究，试验、设计的综合系统，争取国家及有关高等院校科研单位的支持，建立相应的开放实验室，争取第一流的专家及广泛的国际交流。开放实验室主要进行汽车空气动力学的计算机摸拟、外形的空气动力学优化设计及相关的并行软、硬件，计算数学的研究。其中轿车的空气动力学摸拟与优化必将太大加快新车型的开发速度，以提高产品在世界市场的竞争力，并为我国产品参与世界市场竞争创造一个开放的高水乎研究环境。在空气动力学的研究、应用的世界范围的角逐
（1~6） 一、概念 1、理想流体：忽略粘性的流体。 2、粘性：当流体各流层间发生相对滑移时，流体内部表现出阻碍这种相对滑移的性质。 3、完全气体：忽略气体分子的体积，忽略分子间引力和斥力，忽略碰撞完全弹性。 4、等温压缩系数：在可逆定温过程中，压力每升高一个单位体积的缩小率。 5、绝热压缩系数：在可逆绝热过程中，压力每升高一个单位体积的缩小率。 6、热胀系数：在准平衡等压过程中，温度每升高一个单位体积的膨胀率。 7、功率系数：风（空气）实际绕流风机后，所产生的功率与理论最大值 P maX=1/2 'V o2A 之比。 8贝兹极限：功率系数的最大值，其数值为0.593。 9、弦长：前、后缘点所连接直线段的长度。 10、骨架线（中轴线）：风力机叶片截面上内切圆圆心的连线。 11、弯度、最大弯度：中轴线与几何弦长的垂直距离称为弯度；中轴线上各点弯度不同，其中最大值为最大弯度。 12、拱度、最大拱度：截面上弦的垂线与轮廓线有两个交点，这两个交点之间的距离称为拱度；截面上弦的垂线上的拱度不同，其中最大值为最大拱度。 13、 NACA4412 :“NACA ”，美国航空总局标志；第一个“ 4”，表示最大弯度出现在弦上距前缘点4/10弦长处；第二个“4”，表示最大弯度为弦长的4%; “12” 表示最大拱度为弦长的12%。 14、简述绕流翼型产生升力的原因。 无穷远处均匀来流，绕流如图所示翼型，在尾部锐缘点处产生一个逆时针的漩涡，均匀来流无涡，因此在翼型表面形成一个与尾涡大小相当，方向相反，顺时针漩涡，使上表面流速加快，下表面流速减慢，由伯努利方程，上表面流速减慢，压力增大，上下表面压差产生升力。 15、写出理想流体的伯努利方程（不计重力），并说明其物理意义。 P+1/2 ‘V2=常数（P/ '+1/2=常数） 物理意义:流体压力势能与动能之间相互转化，二者之和守恒。 16、简述风能本身及当前风力发电产业链的优缺点。 风能本身优点：清洁、可再生、无污染、分布广缺点:过于分散、难于收集、稳定性差 风力发电产业链优点：可再生、分布广 缺点：过于分散、难于集中与控制、稳定性差、使用寿命短、成本高 17、风力机叶轮转速是多少？20~50r/mi n 励磁电机转速是多少？1000r/min、1500r/min、3000r/min 如何实现变速？通过变速齿轮箱来实现 二、图表分析与简答。 1、P27 图 4.4 推力系数C T关于a=0.5对称。当a=0.5时，C T取最大值，C TmaX=1;当a=0 或1时，C T取 最小值C Tmin=0;功率系数C P在a 0.33时，取最大值，C PmaX 0.59
第一章 一、大气的物理参数 1、大气的(7个)物理参数的概念 2、理想流体的概念 3、流体粘性随温度变化的规律 4、大气密度随高度变化规律 5、大气压力随高度变化规律 6、影响音速大小的主要因素 二、大气的构造 1、大气的构造（根据热状态的特征） 2、对流层的位置和特点 3、平流层的位置和特点 三、国际标准大气（ISA） 1、国际标准大气（ISA）的概念和基本内容 四、气象对飞行活动的影响 1、阵风分类对飞机飞行的影响（垂直阵风和水平阵风*） 2、什么是稳定风场？ 3、低空风切变的概念和对飞行的影响 五、大气状况对飞机机体腐蚀的影响 1、大气湿度对机体有什么影响？ 2、临界相对湿度值的概念 3、大气的温度和温差对机体的影响 第二章 1、相对运动原理 2、连续性假设 3、流场、定常流和非定常流 4、流线、流线谱、流管 5、体积流量、质量流量的概念和计算公式。 二、流体流动的基本规律 1、连续方程的含义和几种表达式（注意适用条件） 2、连续方程的结论:对于低速、不可压缩的定常流动，流管变细，流线变密，流速变快；流管变粗，流线变疏，流速变慢。 3、伯努利方程的含义和表达式 4、动压、静压和总压 5、伯努利方程的结论:对于不可压缩的定常流动，流速小的地方，压力大；而流速大的地方压力小。（这里的压力是指静压） 重点伯努利方程的适用条件：1）定常流动。2）研究的是在同一条流线上，或同一条流管上的不同截面。3）流动的空气与外界没有能量交换，即空气是绝热的。4)空气没有粘性，不可压缩——理想流体。 三、机体几何外形和参数 1、什么是机翼翼型； 2、翼型的主要几何参数； 3、翼型的几个基本特征参数 4、表示机翼平面形状的参数（6个） 5、机翼相对机身的角度（3个） 6、表示机身几何形状的参数四、作用在飞机上的空气动力 1、什么是空气动力？ 2、升力和阻力的概念 3、应用连续方程和伯努利方程解释机翼产生升力的原理 4、迎角的概念 5、低速飞行中飞机上的废阻力的种类、产生的原因和减少的方法； 6、诱导阻力的概念和产生的原因和减少的方法； 7、附面层的概念、分类和比较；附面层分离的原因 8、低速飞行时，不同速度下两类阻力的比较 9、升力与阻力的计算和影响因素 10、大气密度减小对飞行的影响 11、升力系数和升力系数曲线（会画出升力系数曲线、掌握升力随迎角的变化关系，零升力迎角和失速迎角的概念） 12、阻力系数和阻力系数曲线 13、掌握升阻比的概念 14、改变迎角引起的变化（升力、阻力、机翼的压力中心、失速等） 15、飞机大迎角失速和大迎角失速时的速度 16、机翼的压力中心和焦点概念和区别 六、高速飞行的一些特点 1、什么是空气的可压缩性？ 2、飞行马赫数的含义 3、流速、空气密度、流管截面积之间关系 4、对于“超音速流通过流管扩张来加速”的理解 5、小扰动在空气中的传播及其传播速度 6、什么是激波？激波的分类 7、气流通过激波后参数的变化 8、什么是波阻 9、什么是膨胀波？气流通过膨胀波后参数的变化 10、临界马赫数和临界速度的概念 11、激波失速和大迎角失速的区别 12、激波分离 13、亚音速、跨音速和超音速飞行的划分* 14、采用后掠机翼的优缺点比较 第三章 一、飞机重心、机体坐标和飞机在空中运动的自由度 1、机体坐标系的建立 2、飞机在空中运动的6个自由度 二、飞行时作用在飞机上的外载荷及其平衡方程 外载荷组成平衡力系的2个条件*： ①、外载荷的合力等于零（外载荷在三个坐标轴投影之和分别等于零）∑x = 0 ∑Y = 0 ∑Z = 0 ②、外载荷的合力矩等于零(外载荷对三个坐标轴力矩之和分别等于零) ∑Mx=0 ∑My= 0 ∑Mz= 0 1、什么是定常飞行和非定常飞行？ 2、定常飞行时，作用在飞机上的载荷平衡条件和平衡方程组
2-1考虑形状任意的物体。如果沿着物体表面的压力分布为常值，是证明压力在屋面上的合力为零。 2-2 考虑如下速度场，其x，y向的速度分量分别为，其中c为常数。试求流线方程。 2-3考虑如下速度场，其x，y向的速度分量分别为，其中c为常数。试求流线方程。 2-4 考虑如下流场，其x，y向的速度分量分别为，其中c为常数。试求流线方程。 2-5 习题2-2中的流场被称为点源。对于点源，试计算： （a）单位体积的微元其体积随时间的变化率； （b）流场的旋度。 2-6 习题2-3中的流场被称为点涡，试对点涡计算： （a）单位体积的微元其体积随时间的变化率； （b）流场的旋度。 提示：2-5、2-6两题在极坐标下求解更方便。 2-7已知一速度场为，试问这一运动是否是刚体运动？ 2-8 现有二维定常流场分布。那么 （a）该流场是否可压缩？ （b）试求通过（0，0）点和（L，L）之间的体积流量。 2-9阐述流线和流管的概念。并解释流线和迹线的区别。 2-10 现有二维定常不可压流动的速度场试求其势函数并画出流谱。 2-11 现有平面流场(k为正的常数)试分析求解流场的以下运动特性： 流线方程、线变形率、角变形率、旋转角速度，画出流线图和相应的流体运动分解示意图。2-12已知在拉格朗日观点下和欧拉观点下分别有速度函数 和 试说明各自的物理意义和他们的差异。
2-13试推导一维定常无粘的动量方程（不及质量力）。 2-14 直角坐标系下流畅的速度分布为：，试证过电（1，7）的流线方程为 2-15 设流场中速度的大小及流线的表达式为 ， 求速度分量的表达式。 2-16 求2-15中x方向速度分量u的最大变化率及方向。 2-17 试证在柱坐标下，速度散度的表达式为 2-18 在不可压流动中，下列哪些流动满足质量守恒定律？ （a） （b） （c） （d） 2-19 流体运动具有速度 问该流场是否有旋？若无旋，求出其速度势函数。 2-20 不可压缩流体做定常运动，其速度场为 其中a为常数。试求： （a）线变形率、角变形率； （b）流场是否有旋； （c）是否有势函数？有的话求出。
空气动力学习题集 1 空气的组成为: 答案：C A.78%氮,20%氢和2%其他气体 B.90%氧,6%氮和4%其他气体 C.78%氮,21%氧和1%其他气体 D.21%氮，78%氧和1%其他气体 2 在大气层内，大气密度：答案：C A在同温层内随高度增加保持不变。B随高度增加而增加。 C随高度增加而减小。D随高度增加可能增加，也可能减小。 3 对于空气密度如下说法正确的是：答案：B A空气密度正比于压力和绝对温度B“空气密度正比于压力，反比于绝对温度”C“空气密度反比于压力，正比于绝对温度”D空气密度反比于压力和绝对温度 4 绝对温度的零度是: 答案：C A-273F B-273K C-273C D32F 5 大气层内，大气压强：答案：B A随高度增加而增加。B随高度增加而减小。 C在同温层内随高度增加保持不变。D随高度增加也可能增加，也可能减小。 6 “一定体积的容器中，空气压力”答案：D A与空气密度和空气温度乘积成正比B与空气密度和空气温度乘积成反比
C与空气密度和空气绝对温度乘积成反比D与空气密度和空气绝对温度积成正比 7“一定体积的容器中，空气压力”答案：D A与空气密度和摄氏温度乘积成正比B与空气密度和华氏温度乘积成反比C与空气密度和空气摄氏温度乘积成反比D与空气密度和空气绝对温度乘积成正比 8流体的粘性系数与温度之间的关系是：答案：B A液体的粘性系数随温度的升高而增大。B气体的粘性系数随温度的升高而增大。 C液体的粘性系数与温度无关。D气体的粘性系数随温度的升高而降低。 9．对于具有静稳定性的飞机向左侧滑行时机头会（B） A不变B左转C右转B不定 10假设其他条件不变，空气湿度大：答案：B A空气密度大，起飞滑跑距离长B空气密度小，起飞滑跑距离长 C空气密度大，起飞滑跑距离短D空气密度小，起飞滑跑距离短 11增加垂直安定面的面积产生的影响：答案：B
空气动力学原理(经典)
空气动力学原理 空气动力学在科学的范畴里是一门艰深的度量科学, 一辆汽车在行使时, 会 对相 对静止的空气造成不可避免的冲击, 空气会因此向四周流动, 而蹿入车底的 气流便会 被暂时困于车底的各个机械部件之中, 空气会被行使中的汽车拉动, 所 以当一辆汽车 飞驰而过之后, 地上的纸张和树叶会被卷起。 此外, 车底的气流会 对车头和引擎舱 内产生一股 浮升力 , 削弱车轮对地面的下压力, 影响汽车的操控 表现。b5E2RGbCAP 另外, 汽车的燃料在燃烧推动机械运转时已经消耗了一大部分动力, 而当汽 车高 速行使时, 一部分动力也会被用做克服空气的阻力。 所以, 空气动力学对于 汽车设 计的意义不仅仅在于改善汽车的 操控性 ,同时也是降低油耗的一个窍门。 对付浮升 力的方法 p1EanqFDPw 对付浮升力的方法,其一可以在车底使用扰流板。不过,今天已经很少有 量产型汽 车使用这项装置了,其主要原因是因为研发和制造的费用实在太过高 昂。在近期的量 产车中只有 FERRARI 360M 、 LOTUS ESPRIT 、 NISSAN SKYLINE GT -R 还使用这样的 装置。DXDiTa9E3d 另一个主流的做法是在车头下方加装一个坚固而比车头略长的阻流器。 它可 以 将气流引导至引擎盖上, 或者穿越水箱格栅和流过车身。 至于车尾部分, 其课 题主 要是如何令气流顺畅的流过车身,车尾的气流也要尽量保持整齐。RTCrpUDGiT 如果在汽车行驶时, 流过车体的气流可以紧贴在车体轮廓之上, 我们称之为 ATTECHED 或者 LAMINAR (即所谓的流线型) 。 而水滴的形状就是现今我们所知的 最 为流线的形状了。不过并非汽车非要设计成水滴的形状才能达到最好的 LAMINAR , 其
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<<航空概论>> 1、气体的物理参数压力（P）、密度（ρ）、温度（T）三者之间的变化关系可以用气体状态方程式（ D ）来表示； A、ρ=PRT B、T=PRρ C、P=Rρ/ T D、P=RρT 2、国际标准大气规定，海平面上的大气压力为（ B ）牛/平方厘米，大气温度为（）℃，大气密度为（）千克/立方米； A、1012 / 17 /1.225 B、10.12 / 15 / 1.225 C、10.12 / 15 / 122.5 D、10.12 / 0 / 1.225 3、飞机水平尾翼的最主要作用是（ B ）； A、产生升力 B、俯仰稳定性 C、横向稳定性 D、方向稳定性 4、下列（ A ）的叙述不属于平流层的特点； A、含有大量的水蒸气及其他微粒 B、温度大体不变，平均在-56.5℃ C、没有上下对流，只有水平方向的风 D、空气质量不多，约占大气层总质量的1/4 5、空气的物理性质主要包括（ C ）； A、空气的粘性 B、空气的压缩性 C、空气的粘性和压缩性 D、空气的可朔性 6、下列（ B ）的叙述属于对流层的特点； A、空气中几乎没有水蒸气 B、空气上下对流激烈 C、高度升高气温迅速上升 D、空气中的风向风速不变 7、流体的连续性定理是（ C ）在空气流动过程中的应用； A、能量守衡定律 B、牛顿第一定律 C、质量守衡定律 D、牛顿第二定律 8、下列（ D ）的叙述是错误的； A、伯努利定理的物理实质是能量守衡定律在空气流动过程中的应用 B、物体表面一层气流流速从零增加到迎面气流流速的流动空气层叫做附面层 C、空气粘性的物理实质是空气分子作无规则运动的结果
D、气流低速流动时，在同一流管的任一切面上，流速和流管的横切面积始终成正比 9、机翼翼弦线与飞机机体纵轴线之间的夹角是（ D ）； A、机翼的后掠角 B、机翼的上反角 C、机翼的迎角 D、机翼的安装角 10、下列（ D ）的叙述与伯努利定理无关； A、气流流速大的地方压力小，气流流速小的地方压力大 B、气流稳定流过一条粗细不等的流管时，气流的总能量是不变的 C、气流沿流管稳定流动过程中，气流的动压和静压之和等于常数 D、气流流过流管时，流管粗的地方流速小，流管细的地方流速大 11、根据连续性定理和伯努利定理可知，稳定气流的特性为（ A ）： A、流管横截面积小的地方，流速就大，压力就小 B、流管横截面积小的地方，流速就小，压力就高 C、流管横截面积大的地方，流速就小，压力就小 D、流管横截面积大的地方，流速就大，压力就高 12、机翼升力的产生主要靠（ C ）的作用； A、机翼上表面压力 B、机翼下表面压力 C、机翼上表面吸力 D、机翼下表面吸力 13、测量机翼的翼弦长度是从（ C ）； A、翼尖到翼尖 B、机翼的连接点到翼尖 C、机翼前缘到后缘 D、最大上弧线到基准线 14、翼型中弧线的最高点距翼弦的距离与弦长的比值的百分数，叫做翼型的（ B ）； A、相对厚度 B、相对弯度 C、相对最大厚度位置 D、翼型弦长 15、在飞机机翼的展弦比里，包括（ B ）物理因素； A、机翼的厚度和翼弦 B、机翼的翼展和翼弦 C、机翼的上反角和迎角 D、机翼的后掠角和迎角 16、机翼翼弦线与相对气流之间的夹角是（ C ）； A、机翼的后掠角 B、机翼的上反角 C、机翼的迎角 D、机翼的安装角 17、机翼空气动力的方向（ A ）； A、与相对气流流速垂直 B、与相对气流流速平行 C、与翼弦线垂直 D、垂直向上
空气动力学基础及飞行原理笔试题 1绝对温度的零度是： C A -273℉ B -273K C -273℃ D 32℉ 2 空气的组成为 C A 78％氮，20％氢和2％其他气体 B 90％氧，6％氮和4％其他气体 C78％氮，21％氧和1％其他气体 D 21％氮，78％氧和1％其他气体 3 流体的粘性系数与温度之间的关系是 B A液体的粘性系数随温度的升高而增大。 B气体的粘性系数随温度的升高而增大。 C液体的粘性系数与温度无关。 D气体的粘性系数随温度的升高而降低。 4 在大气层内，大气密度： C A在同温层内随高度增加保持不变。 B随高度增加而增加。 C随高度增加而减小。 D随高度增加可能增加，也可能减小。 5 在大气层内，大气压强： B
A随高度增加而增加。 B随高度增加而减小。 C在同温层内随高度增加保持不变。 C随高度增加可能增加，也可能减小。 6 增出影响空气粘性力的主要因素 B C A空气清洁度 B速度梯度 C空气温度 D相对湿度 7 对于空气密度如下说法正确的是 B A空气密度正比于压力和绝对温度 B空气密度正比于压力，反比于绝对温度C空气密度反比于压力，正比于绝对温度 D空气密度反比于压力和绝对温度 8 “对于音速．如下说法正确的是” C A只要空气密度大，音速就大” B“只要空气压力大，音速就大“ C”只要空气温度高．音速就大” D“只要空气密度小．音速就大” 9 假设其他条件不变，空气湿度大： B A空气密度大，起飞滑跑距离长B空气密度小，起飞滑跑距离长 C空气密度大，起飞滑跑距离短 D空气密度小，起飞滑跑距离短 10一定体积的容器中。空气压力 D A与空气密度和空气温度乘积成正比 B与空气密度和空气温度乘积成反比
空气动力学 科技名词定义 中文名称：空气动力学 英文名称：acerodynamics;aerodynamics 定义1：流体力学的分支学科，主要研究空气运动以及空气与物体相对运动时相互作用的规律，特别是飞行器在大气中飞行的原理。 所属学科：大气科学（一级学科）；动力气象学（二级学科） 定义2：研究空气和其他气体的运动以及它们与物体相对运动时相互作用规律的科学。 所属学科：航空科技（一级学科）；飞行原理（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片
同名书籍 空气动力学是力学的一个分支，它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。它是在流体力学的基础上，随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。 目录
编辑本段 1．动量理论 推导出作用在风机叶轮上的功率P和推力T（忽略摩擦阻力）。 由于受到风轮的影响，上游自由风速V0逐渐减小，在风轮平面内速度减小为U1。上游大气压力为P0，随着向叶轮的推进，压力逐渐增加，通过叶轮后，压力降低了ΔP，然后有又逐渐增加到P0（当速度为U1时）。 根据伯努力方程 H=1/2（ρv2）+P (1) ρ—空气密度 H—总压 根据公式（1）， ρV02/2+P0=ρu2/2+p1 ρu12/2+P0=ρu2/2+p2 P1-p2=ΔP 由上式可得ΔP=ρ（V02- u12）/2 (2) 运用动量方程，可得作用在风轮上的推力为： T=m(V1-V2) 式中m=ρSV,是单位时间内的质量流量 所以：T＝ρSu（V0-u1） 所以：压力差ΔP＝T/S=ρu（V0-u1） 由（2）和（3）式可得： u＝1/2[（V0-u1）] (4) 由（4）式可见叶轮平面内的风速u是上游风速和下游风速的平均值，因此，如果我们用下式来表示u。 u=(1-a)*V0 (5) a 称为轴向诱导因子，则u1可表示为： u1=(1-2a)*V0 (6)
第四单元飞机与飞机系统 第一章空气动力学基础知识 1.1 大气层和标准大气 1.1.1 地球大气层 地球表面被一层厚厚的大气层包围着。飞机在大气层内运动时要和周围的介质——空气——发生关系，为了弄清楚飞行时介质对飞机的作用，首先必须了解大气层的组成和空气的一些物理性质。 根据大气的某些物理性质，可以把大气层分为五层：即对流层(变温层)、平流层(同温层)、中间层、电离层(热层)和散逸层。 对流层的平均高度在地球中纬度地区约11公里，在赤道约17公里，在两极约8公里。对流层内的空气温度、密度和气压随着高度的增加而下降，并且由于地球对大气的引力作用，在对流层内几乎包含了全部大气质量的四分之三，因此该层的大气密度最大、大气压力也最高。大气中含有大量的水蒸气及其它微粒，所以云、雨、雪、雹及暴风等气象变化也仅仅产生在对流层中。另外，由于地形和地面温度的影响，对流层内不仅有空气的水平流动，还有垂直流动，形成水平方向和垂直方向的突风。对流层内空气的组成成分保持不变。 从对流层顶部到离地面约30公里之间称为平流层。在平流层中，空气只有水平方向的流动，没有雷雨等现象，故得名为平流层。同时该层的空气温度几乎不变，在同一纬度处可以近似看作常数，常年平均值为摄氏零下56.5度，所以又称为同温层。同温层内集中了全部大气质量的四分之一不到一些，所以大气的绝大部分都集中在对流层和平流层这两层大气内，而且目前大部分的飞机也只在这两层内活动。 中间层从离地面30公里到80至100公里为止。中间层内含有大量的臭氧，大气质量只占全部大气总量的三千分之一。在这一层中，温度先随高度增加而上升，后来又下降。 中间层以上到离地面500公里左右就是电离层。这一层内含有大量的离子(主要是带负电的离子)，它能发射无线电波。在这一层内空气温度从-90℃升高到 1 000℃，所以又称为热层。高度在150公里以上时，由于空气非常稀薄，已听不到声音。 散逸层位于距地面500公里到1 600公里之间，这里的空气质量只占全部大气质量的1011 ，是大气的最外一层，因此也称之为“外层大气”。 1.1.2 大气的物理性质 大气的物理性质主要包括：温度、压强、密度、粘性和可压缩性等。
空气动力学试卷A 选择题（每小题2分，共20 分） 1. 温度是表示一个（）的特性。 A. 点 B. 线 C. 面 D.体 2. 通常压强下，空气是否有压缩性（） A. 无 B. 有 C.不确定 D.以上都有可能 3. 升力系数的 表达式为（） A. B. C. D. 4. 矢量的和的矢量积（叉乘） 符合（） A. 左手法则 B. 右手法则 C. 左、右手法则都符合 D. 左、 右手法则都不符合 5. 下列哪种情况出现马赫锥：( ) 小扰动在静止空气中传 播小扰动在亚声速气流中传播小扰动在声速气流中传播小扰动在超声速气流 中传播 6. 膨胀波是超声速气流的基本变化之一，它是一种（）的过程： A. 压 强上升，密度下降，流速上升 B. 压强下降，密度下降，流速下降 C. 压强下降， 密度下降，流速上升 D. 压强上升，密度下降，流速下降 7. 边界层流动中， 边界层内流体的特性是：( ) A. 流速在物面法向上有明显的梯度，流动是有旋、 耗散的 B. 流速在物面法向上无明显的梯度，流动是有旋、耗散的 C. 流速在物 面法向上有明显的梯度，流动是无旋的 D. 流速在物面法向上无明显的梯度，流 动是无旋的 8. 低速翼型编号NACA2412中的4表示什么：( ) A. 相对弯度为 40% B. 相对弯度的弦向位置为40% C. 相对厚度为40% D. 相对厚度的弦向位置 为40% 9. 对于一个绝热过程，如果变化过程中有摩擦等损失存在，则熵必有 所增加，必然表现为：( ) A. B. C. D.不能确定10. 马赫数Ma的表达式为：( ) A. B. C. D. 二、填空题（每小题3分，共15分） 1. 流体的压强就是气 体分子在碰撞或穿过取定表面时，单位面积上所产生的法向力。定义式是：
北航空气动力学选择题 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
2号 1、下列说法不正确的是：C A、气体的动力粘性系数随温度的升高而升高。 B、液的动力粘性系数随温度的升高而降低。 C、有黏静止流体的压强为三个互相垂直方向的法向应力的平均值。 D、有黏运动流体的压强为三个互相垂直方向的法向应力的平均值。 2、下列说法不正确的是：D A、欧拉法认为引起流体质点速度变化的原因有流场的不均匀性和非定常性。 B、迁移加速度中的任何一项都是速度分量与同一方向的导数的乘积。 C、随体导数可用于P，T，V。 D、流体质点的迹线表示同一质点不同时刻的轨迹线，流线在同一时刻由不同流体质点组成，两者一定不重合。 3、下列说法正确的是：A A、对于密度不变的不可压流，速度的散度必为0。 B、对于密度不变的不可压流，速度的旋度必为0。 C、对于密度不变的不可压流，一定有位函数。 D、对于无旋流，速度的散度必为0。 4、下列说法正确的是：B A、连续方程只适用于理想流体。 B、伯努利方程只适用于理想流体的定常流动。 C、欧拉运动微分方程只适用于无旋流体。 D、雷诺运输方程只适用于理想流体的定常流动。
5、下列说法不正确的是：C A、流体的粘性是指流体抵抗剪切变形的能力。 B、流体的粘性剪应力是指由流体质点相对运动而产生的应力。 C、粘性静止流体具有抵抗剪切变形的能力。 D、粘性运动流体具有抵抗剪切变形的能力。 3号 1、流体的易流动性是指 c A、在任何情况下流体不能承受剪力 B、在直匀流中流体不能承受剪力 C、在静止状态下流体不能承受剪力 D、在运动状态下流体不能承受剪力 2、下列关于流体压强的各向同性描述不正确的是 d A、静止状态下的粘性流体内压强是各向同性的 B、静止状态下的理想流体内压强是各向同性的 C、运动状态下的理想流体内压强是各向同性的 D、运动状态系的粘性流体内压强是各向同性的 3、下列关于流向的描述不正确的是 d A、流线上某点的切线与该点的微团速度指向一致 B、在定常流动中，流体质点的迹线与流线重合 C、在定常流动中，流线是流体不可跨越的曲线 D、在同一时刻，一点处不可能通过两条流线 4、下列关于不可压流体的表述正确的是 c
空气动力学复习 一.大气物理 构成成分：主要是氮气和氧气； 按体积计算：氮气约78％；氧气约21％；其它约1％。 物理参数：温度、压力、密度； 与飞行有关的其它参数：粘性、压缩性、湿度、音速； 1.密度单位：公斤/平方米; 大气密度随高度的变化规律:高度升高,密度下降;近似 指数变化; 2.温度单位：摄氏温度C、华氏温度F、绝对温度K; 不同温度单位的对应公式： C=(F-32)*5/9; K=C+273.15 大气温度与高度的关系，对流层每上升1000M，温度下降 6.5摄氏度。 3.大气压力单位:毫米汞柱,帕,平方英寸磅,平方厘米千克, 国际计量单位:帕. 海平面15摄氏度时的大气压力:几种表示单位,数值; 29.92inHg,760mmHg,1013.25hPa,14.6959psi,1.03323k g/cm2. 4.粘性： 特性;流体内两个流层接触面上或流体与物体接触面上产
生相互粘滞和牵扯的力。 大气粘性主要是由于大气中各种气体分子不规则运动造成 的. 气体的粘度系数随温度升高而增大； 没有粘性的流体称为理想流体。 5.可压缩性：一定量的空气在压力或温度变化时，其体积和 密度发生变化的特性； 6.湿度： 相对湿度：大气中所含水蒸汽的量与同温度下大气能含有的 水蒸气最大量之比。温度越高，能含有的最大量越大， 露点温度：大气中相对湿度为100%时的温度； 7.音速：在同一介质中，音速的速度只与介质的温度有关； 大气中的音速：V=20.1（T)1/2 M/S 从地球表面到外层空间。气层依次是：对流层、平流层、中间层、电离层和散逸层；对流层的高度：极地8KM，中纬度11KM，赤道12KM. 二、空气动力学 1基本概念 1.1相对运动原理： 1.2.连续性假设： 1.3.流场、定流场、非定流场： 流场：流体流动所占据的空间；
(1~6) 一、概念 1、理想流体：忽略粘性的流体。 2、粘性：当流体各流层间发生相对滑移时，流体内部表现出阻碍这种相对滑移的性质。 3、完全气体：忽略气体分子的体积，忽略分子间引力和斥力，忽略碰撞完全弹性。 4、等温压缩系数：在可逆定温过程中，压力每升高一个单位体积的缩小率。 5、绝热压缩系数：在可逆绝热过程中，压力每升高一个单位体积的缩小率。 6、热胀系数：在准平衡等压过程中，温度每升高一个单位体积的膨胀率。 7、功率系数：风（空气）实际绕流风机后，所产生的功率与理论最大值P max=1/2ρV02A之比。 8、贝兹极限：功率系数的最大值，其数值为0.593。 9、弦长：前、后缘点所连接直线段的长度。 10、骨架线（中轴线）：风力机叶片截面上内切圆圆心的连线。 11、弯度、最大弯度：中轴线与几何弦长的垂直距离称为弯度；中轴线上各点弯度不同，其中最大值为最大弯度。 12、拱度、最大拱度：截面上弦的垂线与轮廓线有两个交点，这两个交点之间的距离称为拱度；截面上弦的垂线上的拱度不同，其中最大值为最大拱度。13、NACA4412：“NACA”，美国航空总局标志；第一个“4”，表示最大弯度出现在弦上距前缘点4/10弦长处；第二个“4”，表示最大弯度为弦长的4%；“12”表示最大拱度为弦长的12%。 14、简述绕流翼型产生升力的原因。 无穷远处均匀来流，绕流如图所示翼型，在尾部锐缘点处产生一个逆时针的漩涡，均匀来流无涡，因此在翼型表面形成一个与尾涡大小相当，方向相反，顺时针漩涡，使上表面流速加快，下表面流速减慢，由伯努利方程，上表面流速减慢，压力增大，上下表面压差产生升力。 15、写出理想流体的伯努利方程（不计重力），并说明其物理意义。 P+1/2ρV2=常数（P/ρ+1/2=常数） 物理意义:流体压力势能与动能之间相互转化，二者之和守恒。 16、简述风能本身及当前风力发电产业链的优缺点。 风能本身优点：清洁、可再生、无污染、分布广 缺点:过于分散、难于收集、稳定性差 风力发电产业链优点：可再生、分布广 缺点：过于分散、难于集中与控制、稳定性差、使用寿命短、成本高17、风力机叶轮转速是多少？20~50r/min 励磁电机转速是多少？1000r/min、1500r/min、3000r/min 如何实现变速？通过变速齿轮箱来实现 二、图表分析与简答。 1、P27 图4.4 推力系数C T关于a=0.5对称。当a=0.5时，C T取最大值，C Tmax=1;当a=0或1时，C T取最小值C Tmin=0;功率系数C p在a≈0.33时，取最大值，C pmax≈0.59