同济空气动力学复习资料

空气动力学课后答案【篇一：空气动力学复习题】txt>第一章低速气流特性1．何谓连续介质？为什么要作这样的假设？2．何谓流场？举例说明定常流动与非定常流动有什么区别。

流场——流体所占居的空间。

定常流动——流体状态参数不随时间变化；非定常流动——流体状态参数随时间变化；3．何谓流管、流谱、流线谱？低速气流中，二维流谱有些什么特点？流线谱——由许多流线及涡流组成的反映流体流动全貌的图形。

流线——某一瞬间，凡处于该曲线上的流体微团的速度方向都与该曲线相应点的切线相重合。

流管——通过流场中任一闭合曲线上各点作流线，由这些流线所围成的管子。

二维流谱——1.在低速气流中，流谱形状由两个因素决定：物体剖面形状，物体在气流中的位置关系。

2.流线的间距小，流管细，气流受阻的地方流管变粗。

3.涡流大小决定于剖面形状和物体在气流中的关系位置。

4．写出不可压缩流体和可压缩流体一维定常流动的连续方程，这两个方程有什么不同？有什么联系？方程可变为：va=c（常数）气流速度与流管切面积成反比例。

方程可变为：适用于理想流体和粘性流体5．说明气体伯努利方程的物理意义和使用条件。

方程表达式: p?1?v2??gh?常量 21?v2?p0?常量2高度变化不大时，可略去重力影响，上式变为：p?即:静压+动压=全压 (p0相当于v=0时的静压)方程物理意义:空气在低速一维定常流动中，同一流管的各个截面上，静压与动压之和（全压）都相等。

由此可知，在同一流管中，流速快的地方，压力（p）小；流速慢的地方，压力（p）大。

方程应用条件1.气流是连续的、稳定的气流（一维定常流）；2.在流动中空气与外界没有能量交换；3.空气在流动中与接触物体没有摩擦或摩擦很小，可以忽略不计（理想流体）；4.空气密度随流速的变化可忽略不计（不可压流）。

图1-7 一翼剖面流谱p1+?v12=p2+?v22=p3+?v32v1a1=v2a2=v3a3v2=200米/秒p2=-3273675帕斯卡v3=83米/秒p3=445075帕斯卡7.何谓空气的粘性？空气为什么具有粘性？空气粘性——空气内部发生相对运动时，相邻两个运动速度不同的空气层相互牵扯的特性。

空气动力学基础前六章总结第一章 空气动力学一些引述1、 空气动力学涉及到的物理量的定义及相应的单位①压强：是作用在单位面积上的正压力，该力是由于气体分子在单位时间内对面发生冲击（或穿过该面）而发生的动量变化，具有点属性。

0,lim →⎪⎭⎫ ⎝⎛=dA dA dF p 单位：Pa, kPa, MPa 一个标准大气压：101kPa②密度：定义为单位体积内的质量，具有点属性。

0,lim →=dv dvdm ρ 单位：kg/㎡ 空气密度：1.225Kg/㎡③温度：反应平均分子动能，在高速空气动力学中有重要作用。

单位：℃ ④流速：当一个非常小的流体微元通过空间某任意一点的速度。

单位：m/s ⑤剪切应力：dy dv μτ= μ：黏性系数 ⑥动压：212q v ρ∞∞∞= 2、 空气动力及力矩的定义、来源及计算方法空气动力及力矩的来源只有两个：①物体表面的压力分布 ②物体表面的剪应力分布。

气动力的描述有两种坐标系：风轴系（L,D ）和体轴系(A,N)。

力矩与所选的点有关系，抬头为正，低头为负。

cos sin L N A αα=- ， s i n c o sD N A αα=+ 3、 气动力系数的定义及其作用气动力系数是比空气动力及力矩更基本且反映本质的无量纲系数，在三维中的力系数与二维中有差别，如：升力系数S q L C L ∞=（3D ），cq L c l ∞='（2D ）L L C q S ∞≡,D D C q S ∞≡,N N C q S ∞≡,A A C q S ∞≡,M M C q Sl ∞≡,p p p C q ∞∞-≡,f C q τ∞≡ 二维：S=C(1)=C4、 压力中心的定义压力中心，作用翼剖面上的空气动力，可简化为作用于弦上某参考点的升力L,阻力D 或法向力N ，轴向力A 及绕该点的力矩M 。

如果绕参考点的力矩为零，则该点称为压力中心，显然压力中心就是总空气动力的作用点，气动力矩为0。

空气动力学知识点总结一、概述空气动力学是涉及空气对物体运动产生的力学现象的学科，是研究空气的流动和物体在空气中运动时所产生的力及其相互作用的学科。

空气动力学在现代工程设计、航空航天、交通运输、建筑设计、气象学等领域都有广泛的应用。

二、基本概念1.空气动力学基础学科：空气动力学是理论力学、气体力学、热力学、流体力学等多个领域交叉的学科。

2.气动力学：指空气运动对物体所产生的力学效应和物体所受的力学反作用。

3.机翼：是创造升力的部分，承受飞行器全部重量的部分。

4.升力：是指在流体中飞行的物体所受的上升力。

5.阻力：是指在流体中移动的物体所受的阻碍力。

三、空气动力学的应用1.飞行器在飞行器方面的应用，空气动力学的重要性相当突出。

要使飞机的设计、制造、试验及飞行达到令人安全放心的水平，必须依靠空气动力学的理论和方法。

2.轮船船的航行速度直接受到水流的阻力，而气体在飞行器上产生的阻力同样发生在船身上，空气动力学理论可用于轮船的设计和制造。

3.高速列车在铁路运输领域，高速列车的瞬息万变的空气动力学作用是影响其行驶稳定性和运输安全的重要因素。

4.建筑设计在建筑领域中，从设计建筑物的表面阻力与表面空气动力学特征，到楼宇的空气流体力学设计以及可持续建筑的改进，空气动力学在建筑设计上的作用愈发重要。

5.运动器材设计在运动器材设计方面，空气动力学可用于设计高尔夫球头、拉力器、船桨、滑翔机等不同型号和用途的器材。

四、空气动力学知识点总结1.空气动力学的研究对象，包括流体的流动状态、物体的运动状态以及流体和物体之间的相互作用。

2.气体的运动状态与流速、压力、温度和密度等相关。

3.常用的空气动力学运动模型，包括旋转圆盘模型、圆柱模型、球模型、机翼模型等。

4.空气动力学方程主要有牛顿运动定律、伯努利定理、连续性方程、动量守恒方程、热力学第一定律等。

5.空气动力学实验包含风洞实验，飞行器模型的地面试验，飞行器在空中的试飞试验等。

空气动力学基础知识目录一、空气动力学概述 (2)1. 空气动力学简介 (3)2. 发展历史及现状 (4)3. 应用领域与重要性 (5)二、空气动力学基本原理 (6)1. 空气的力学性质 (7)1.1 气体状态方程 (8)1.2 空气密度与温度压力关系 (8)1.3 空气粘性 (9)2. 牛顿运动定律在空气动力学中的应用 (10)2.1 力的作用与动量变化 (11)2.2 牛顿第二定律在空气动力学中的体现 (13)3. 空气动力学基本定理 (14)3.1 伯努利定理 (15)3.2 柯西牛顿定理 (16)3.3 连续介质假设与流动连续性定理 (17)三、空气动力学基础概念 (18)1. 流体力学基础概念 (19)1.1 流速与流向 (20)1.2 压力与压强 (21)1.3 流管与流量 (22)2. 空气动力学特有概念 (23)2.1 空气动力系数 (25)2.2 升力与阻力 (26)2.3 空气动力效应与稳定性问题 (27)四、空气动力学分类及研究内容 (28)1. 空气动力学分类概述 (30)2. 理论空气动力学研究内容 (31)一、空气动力学概述空气动力学是研究流体（特别是气体）与物体相互作用的力学分支，主要探讨流体流动过程中的能量转换、压力分布和流动特性。

空气动力学在许多领域都有广泛的应用，如航空航天、汽车、建筑、运动器材等。

空气动力学的研究对象主要是不可压缩流体，即流体的密度在运动过程中保持不变。

根据流体运动的特点和流场特性，空气动力学可分为理想流体（无粘、无旋、不可压缩）和实际流体（有粘性、有旋性、可压缩）两类。

在实际应用中，理想流体问题较为简单，但现实生活中的流体大多具有粘性和旋转性，因此实际流体问题更为复杂。

空气动力学的基本原理包括牛顿定律、质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律等。

这些原理构成了空气动力学分析的基础框架，通过建立数学模型和求解方程，可以预测和解释流体流动的现象和特性。

空气动力学考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 以下哪项是描述流体流动状态的基本方程？A. 欧拉方程B. 纳维-斯托克斯方程C. 牛顿第二定律D. 能量守恒方程答案：B2. 空气动力学中，马赫数的物理意义是什么？A. 流体密度与参考密度之比B. 流体速度与声速之比C. 流体温度与参考温度之比D. 流体压力与参考压力之比答案：B3. 在亚音速流动中，以下哪项描述是正确的？A. 马赫数小于1B. 马赫数大于1C. 马赫数等于1D. 马赫数无定义答案：A4. 流体的雷诺数是用来描述流体流动的哪种特性？A. 压缩性B. 粘性C. 惯性D. 热传导答案：B5. 以下哪项是描述流体不可压缩性的假设？A. 流体密度在流动过程中保持不变B. 流体压力在流动过程中保持不变C. 流体温度在流动过程中保持不变D. 流体速度在流动过程中保持不变答案：A二、填空题（每题2分，共10分）1. 在空气动力学中，当流体速度增加时，其压力会______。

答案：降低2. 根据伯努利方程，流体的动能、势能和压力能之和在流线上是______。

答案：守恒3. 马赫锥是指在超音速流动中，由一个点源发出的声波形成的______形波锥。

答案：锥4. 流体的粘性系数μ与流体的______有关。

答案：温度5. 根据普朗特-迈耶尔流动理论，当流体从亚音速加速到超音速时，流体的流动角度会______。

答案：减小三、计算题（每题10分，共20分）1. 已知某流体的密度为1.225 kg/m³，速度为340 m/s，求该流体的马赫数。

答案：马赫数 = 速度 / 声速 = 340 m/s / (1.225 kg/m³ ×√(1.4 × 287 J/(kg·K) × 288 K)) ≈ 12. 假设一个不可压缩流体通过一个管道，管道横截面积从A1 = 0.01 m²变化到A2 = 0.005 m²，流体速度从v1 = 10 m/s变化到v2，求v2。

空气动力学复习一、基本概念1 粘性施加于流体的应力和由此产生的变形速率以一定的关系联系起来的流体的一种宏观属性，表现为流体的内摩擦。

以气体为例，气体分子的速度是由平均速度和热运动速度两部分叠加而成，前者是气体团的宏观速度，后者决定气体的温度。

若相邻两部分气体团以不同的宏观速度运动，由于它们之间有许多分子相互交换，从而带来动量的交换，使气体团的速度有平均化的趋势，这便是气体粘性的由来。

2 压缩性流体的压缩性是流体质点在一定压力差或温度差的条件下，其体积或密度可以改变的性质。

其物理意义是：单位体积流体的体积对压强的变化率。

气体流速变化时，会引起气体的压强和密度发生变化。

在低速气流中，由于气流速度变化而引起的气体密度的相对变化量很小，可以把气体看作不可压缩流体来处理；高速气流压缩性的影响不能忽略，必须按可压流体来处理。

一般0.3Ma作为气体是否可压的分界点。

3 理想气体忽略气体分子的自身体积，将分子看成是有质量的几何点；假设分子间没有相互吸引和排斥，即不计分子势能，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞是完全弹性的，不造成动能损失。

这种气体称为理想气体。

严格遵从气体状态方程的气体，叫做理想气体(Ideal gas.有些书上，指严格符合气体三大定律的气体。

）从微观角度来看是指：气体分子本身的体积和气体分子间的作用力都可以忽略不计，不计分子势能的气体称为是理想气体。

4 焓热力学中表征物质系统能量的一个重要状态参量，焓的物理意义是体系中热学能（内能）再附加上PV（压能）这部分能量的一种能量。

5理想流体不可压缩、不计粘性（粘度为零）的流体。

欧拉在忽略粘性的假定下，建立了描述理想流体运动的基本方程。

理想流体和理想气体是两个不同的概念，前者指流体没有粘性，后者指气体状态参量满足气体状态方程的气体。

6 音速音速是介质中弱扰动的传播速度，其大小因媒质的性质和状态而异。

在流动的气体中，相对于气流而言，微弱扰动的传播速度也是声速。

空气动力学复习题1.库塔-儒可夫斯基后缘条件:（1）对于给定的翼型和迎角，绕翼型的环量值应正好使流动平滑地流过后缘去。

（2）若翼型后缘角t>0，后缘点是后驻点。

即V1=V2=0。

（3）若翼型后缘角t=0，后缘点的速度为有限值。

（4）真实翼型的后缘并不是尖角，往往是一个小圆弧。

实际流动气流在上下翼面靠后很近的两点发生分离，分离区很小。

所提的条件是：p1=p2 V1=V22.诱导阻力是如何产生的？诱导阻力在理想二维翼上是不存在的，它是由于有限翼展机翼后面存在自由涡而产生的，或者说，是因下洗角的出现使剖面有效迎角减小而在来流方向形成的阻力，故称为诱导阻力。

有限翼展机翼产生升力必须付出的阻力代价。

从能量的观点看，机翼后方自由涡面上的流体微团旋转所需的能量，必须由飞机提供一个附加的推力来克服诱导阻力才能维持有升力的飞行。

对于无限翼展的斜置机翼而言，也存在气流的展向流动，由于上下翼面的展向流动相同，故因不会产生诱导阻力。

3. 椭圆无扭转机翼的展弦比为10，展长10米，重2400kg 。

构成该机翼的薄翼型零升攻角为-10，剖面型阻系数0.006d c =。

若机翼在海平面以100m/s 匀速平飞，求此时的升力、升力系数、诱导阻力系数、推力、飞行时的几何攻角。

(Dd Di C c C =+) 解：由飞机匀速平飞，则重力等于升力；取29.8/gm s = 即L=2400×9.8=23520N ，由AR=10，b=10可得S=10 则212l LC V S ρ∞∞==0.384 220.3840.0046910L Di C C AR ππ===? D d Di C c C =+=0.01069 则阻力21654.982D V S N ρ∞∞== 则推力T=D=654.98N0025231110a a a ARπππππ===++ 00.38431801 3.25L L C a ααππ=?=+=?-?=? 4. 薄翼型的零升攻角为1.5-，弦长2米，以60 m/s 的时速在海平面飞行，若其单位展长的机翼产生的升力是1695牛，则该翼型的升力系数是多少？其飞行攻角是多少？解：31.225/Kg m ρ∞=，则22169520.3841 1.2256022l L c V c ρ∞∞?=== 对于薄翼型有02()lL c παα==- 则00.384180 1.5222l L c ααπππ==+=?-=?音速随大气高度的变化情况是在对流层内随高度增高而降低在平流层底层保持常数层流翼型的特点是前缘半径小最大厚度靠后气流沿机翼表面流动，影响由层流变为素流的因素是空气的流速在翼表面流动长度空气温度流管中空气的动压与空气速度平方和空气密度成正比流体的连续性方程只适用于理想流动伯努利方程的使用条件是必须是理想的、不可压缩、且与外界无能量变换的流体流体的伯努利定理适用于不可压缩的理想流体机翼的展弦比是展长与平均几何弦长之比机翼前缘线与垂直机身中心线的直线之间的夹角称为机翼的后掠角机翼的弦线与相对气流速度之间的夹角称为迎角机翼的压力中心翼弦与机翼空气动力作用线的交点影响机翼升力系数的因素有翼剖面形状迎角机翼平而形状超音速气流经过收缩管道后速度降低，压强增大层流翼型的特点是前缘半径比较小．最大厚度点靠后．它的作用是使上翼面气流加速比较缓慢，压力分布比较平坦．可以提高临界马赫数。

飞行原理空气动力学复习思考题第一章低速气流特性1．何谓连续介质为什么要作这样的假设连续介质——把空气看成是由空气微团组成的没有间隙的连续体。

作用——把空气压强（P）、密度（ρ）、温度（T）和速度(V)等状态参数看作是空间坐标及时间的连续函数，便于用数学工具研究流体力学问题。

2．何谓流场举例说明定常流动与非定常流动有什么区别。

流场——流体所占居的空间。

定常流动——流体状态参数不随时间变化；非定常流动——流体状态参数随时间变化；3．何谓流管、流谱、流线谱低速气流中，二维流谱有些什么特点流线谱——由许多流线及涡流组成的反映流体流动全貌的图形。

流线——某一瞬间，凡处于该曲线上的流体微团的速度方向都与该曲线相应点的切线相重合。

流管——通过流场中任一闭合曲线上各点作流线，由这些流线所围成的管子。

二维流谱——1.在低速气流中，流谱形状由两个因素决定：物体剖面形状，物体在气流中的位置关系。

2.流线的间距小，流管细，气流受阻的地方流管变粗。

3.涡流大小决定于剖面形状和物体在气流中的关系位置。

4．写出不可压缩流体和可压缩流体一维定常流动的连续方程，这两个方程有什么不同有什么联系连续方程是质量守恒定律应用于运动流体所得到的数学关系式。

在一维定常流动中，单位时间内通过同一流管任一截面的流体质量都相同。

方程表达式：m=ρVA不可压流中，ρ≈常数，方程可变为：VA=C（常数）气流速度与流管切面积成反比例。

可压流中，ρ≠常数，方程可变为：m=ρVA图1-7一翼剖面流谱适用于理想流体和粘性流体5． 说明气体伯努利方程的物理意义和使用条件。

方程表达式:常量=++gh V P ρρ221高度变化不大时，可略去重力影响，上式变为：常量==+0221p V p ρ 即:静压+动压=全压(P 0相当于V=0时的静压)方程物理意义:空气在低速一维定常流动中，同一流管的各个截面上，静压与动压之和（全压）都相等。

由此可知，在同一流管中，流速快的地方，压力（P ）小；流速慢的地方，压力（P ）大。

空气动力学复习资料空气动力学复习一、基本概念1 粘性施加于流体的应力和由此产生的变形速率以一定的关系联系起来的流体的一种宏观属性，表现为流体的内摩擦。

以气体为例，气体分子的速度是由平均速度和热运动速度两部分叠加而成，前者是气体团的宏观速度，后者决定气体的温度。

若相邻两部分气体团以不同的宏观速度运动，由于它们之间有许多分子相互交换，从而带来动量的交换，使气体团的速度有平均化的趋势，这便是气体粘性的由来。

2 压缩性流体的压缩性是流体质点在一定压力差或温度差的条件下，其体积或密度可以改变的性质。

其物理意义是：单位体积流体的体积对压强的变化率。

气体流速变化时，会引起气体的压强和密度发生变化。

在低速气流中，由于气流速度变化而引起的气体密度的相对变化量很小，可以把气体看作不可压缩流体来处理；高速气流压缩性的影响不能忽略，必须按可压流体来处理。

一般0.3Ma作为气体是否可压的分界点。

3 理想气体忽略气体分子的自身体积，将分子看成是有质量的几何点；假设分子间没有相互吸引和排斥，即不计分子势能，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞是完全弹性的，不造成动能损失。

这种气体称为理想气体。

严格遵从气体状态方程的气体，叫做理想气体(Ideal gas.有些书上，指严格符合气体三大定律的气体。

）从微观角度来看是指：气体分子本身的体积和气体分子间的作用力都可以忽略不计，不计分子势能的气体称为是理想气体。

4 焓热力学中表征物质系统能量的一个重要状态参量，焓的物理意义是体系中热学能（内能）再附加上PV（压能）这部分能量的一种能量。

5理想流体不可压缩、不计粘性（粘度为零）的流体。

欧拉在忽略粘性的假定下，建立了描述理想流体运动的基本方程。

理想流体和理想气体是两个不同的概念，前者指流体没有粘性，后者指气体状态参量满足气体状态方程的气体。

6 音速音速是介质中弱扰动的传播速度，其大小因媒质的性质和状态而异。

在流动的气体中，相对于气流而言，微弱扰动的传播速度也是声速。

《空气动力学》复习资料判断题1．现在黏性流体运动微分方程称为纳维-斯托克斯方程，简称N-S方程。

2．空气动力学研究外部流动问题。

（而不是内部。

）3．流体不能承受拉力，处于静止状态的流体不能抵抗剪切力。

4．对流层空气稠密，包含了整个大气层空气质量的3/4。

（不是平流层和高流层）5．对流层高度每增加1km，大气温度下降6.5k。

6．定常流：若在流场的每一个空间点处流动，参数都不随时间变化或者说流场只是空间坐标的函数，而与时间无关，这样的流场就称为定常流场。

7．判断一、二、三维流。

一维：若在流场的每一个空间点处流动，参数都不随时间变化或者说流畅，只是空间坐标的函数，而与时间无关，这样的流场就称为定长流产。

二维：如果流动的各项物理参数都只是一个空间坐标的函数。

三维：流动参数表示三个空间坐标的函数。

8．求解不可压流时，其能量方程可以不以质量和动量方程一起联立求解，所以称为非耦合的。

对于可压缩流动，则必须质量，动量和能量方程联立求解，称为耦合的。

9．马赫数和特征马赫数之间的关系：10．亚声速管道收缩速度增大，管道扩张速度减小。

超声速管道收缩速度减小，管道扩张速度增大。

11．分辨层流和湍流。

层流只是在雷诺数较低的情形出现；湍流在自然界和工程实际中经常发生。

填空题1.空气动力学的研究方法：理论分析方法，试验方法，数值方法。

2.马赫数Ma的定义：飞行速度V与声速a的比值。

3.流体一旦运动，流体内部就有具有抵抗剪切变形的特性，以内摩擦力的形式抵抗流层之间的相对运动，这就是黏性。

4.牛顿黏性应力公式给出了切应力与速度梯度的线性关系，满足这种关系的流体称为牛顿流体。

5.彻体力：由外力场作用于流体微团的质量中心、大小与微团质量成正比的非接触力。

表面力：由物体或相邻流体作用在流体微团的外表面上的、大小与微团表面积成正比的接触力。

6.国际标准大气是国际航空界以中纬度地区的全年平均大气参数为参考来规定的。

7.流体作为连续介质布满了它所进行运动的空间，或者说流体运动所处的空间区域内，各点都被流体质点所占据。