湖南大学2007年研究生汽车空气动力学考试试题
简答题（每题5分）
1. 汽车空气动力学的基本研究方法？
汽车空气动力学的基本研究方法按研究手段可以分为：实验研究、 理论研究、数值计算。 2. 汽车空气动力学中的流体基本方程有哪几个？ 1）连续方程： 微分形式的连续方程
[
]0y x z v v v D D t
x
y
z
ρρ∂∂∂+++=∂∂∂ 当ρ等于常数时有：
0y x z v v v x
y
z
∂∂∂++=∂∂∂
积分形式的连续方程 ： vA ρ=常数 2）动量方程： 积分形式的动量方程 ： ,22,11m m F q v q v =-∑
微分形式的动量方程 ：2
12
P v C ρ+=0dP gdy vdv ρρ++=
3）伯努利方程：
2
12
P v C ρ+
=
3. 汽车空气动力学发展时期中六个阶段的特点？ 答：从汽车空气动力学发展时期的六个阶段为：
（1） 原始型阶段。其特点为：凭直观朴素的感性认识来考虑减少车身的风阻，车身气动造型没有“整
体化”，是这一阶段的主要特点。
（2） 基本型阶段。其特点为：已经开始从完整的车身来考虑空气动力学问题，车身部件不再是零散独
立的，而是紧密联系形成了车身的完整概念，并且较明确的将航空空气动力学的研究成果运用于汽车车身。但限于条件不可能更深入的考虑汽车空气动力学问题。
（3） 长尾流线型阶段。其特点为：通过实验已经揭示出完全将自然界的流线型移植于车身上是不合适
的，必须考虑地面效应。同时由于人们过分的拘泥于贾瑞的基本原理，过度强调尾部造型而较为忽视头部造型。
（4） 短尾流线型阶段。其特点为：避免了许多早期阶段“假流线型”的束缚，不再拘泥于表现上的流
线型，而是更深入更全面地将流线型概念实现于车身上。减少气动阻力不再是唯一目标，而同时综合考虑气动升力和侧风稳定性，追求更全面的气动性能。
（5） 细部最优化阶段。其特点为：着重从已有汽车产品上来改进车身细部气动造型，通过各个细部造
型的优化和相互动协调来优化汽车整车的气动性能。
（6） 整体最优化阶段。其特点为：从一开始就十分重视汽车外形的整体气动性能，因而开发的实用车
型具有优秀的空气动力学特性，整体造型更为流畅，形体更生动，美学造型和气动造型相得益彰，汽车空气动力学向研究更全面、更深入、更严谨、更细致的速度向前发展。
一．填空题（每题4分）
1. 汽车气动六分力气动阻力气动阻力、气动升力、气动侧力、气动侧倾力矩、气动横摆力矩、气动纵倾
力矩。 2. 物面边界条件1y =0v n n ∞∂Φ⎛⎫
+=
⎪∂⎝⎭ 面
2. 汽车空气动力学的四大基本假设连续性假设、无粘假设、不可压缩假设、定常假设
3. 汽车气动造型七个阶段马车型、厢型、甲壳虫型、船型、鱼型、楔型、贝壳型。
4. 影响轿车前部气动造型的因素车头边角、车头形状、车头高度、车头下缘凸起唇、发动机罩与前风窗
5. 汽车风洞的相似准则几何相似、运动相似、动力相似、热力学相似、质量相似。
6. 风洞洞体的基本构造收缩段、试验段、扩散段、动力段和稳定段组成。
7. 风洞天平的种类机械天平、应变天平、压电天平和磁悬挂天平。
8. 减少汽车气动升力的附加装置有绕流器、负升力翼、支架、负升力翼端板。
9. 汽车的气动阻力的组成部分有压差阻力、摩擦阻力、诱导阻力、干涉阻力和内流阻力组成。 三．判断题（对的打“√”，错的打“×”每题2分） 1.体系与欧拉法相关，控制体与拉格朗日法相关（×） 2.汽车尾涡只是由汽车底部气流向上翻卷而成（×）
3.在1:5模型风洞中模拟108Km/h 的实车流场，风洞中的风速为30m/s （√）
4.将汽车尾部截掉一部分，对汽车气动阻力没有影响（×）
5.气动升力能减少汽车的滚动摩擦，所以说气动升力越大越好（×）
6.经缝隙向车内传播噪声是外部脉动压力向车内传播的主要途径（√）
7.体系是与拉格朗日法相联系的概念（√）考虑气动导数的临界速度与不考虑气动导数的临界速度要高（） 8.造成汽车背部区域尘泥污染主要原因是底部向上翻卷气流（√） 9.流线型试验段性能优于开槽试验段（×）
10.滚动车轮所受气动升力比静止车轮的大（√）
四、计算题（第一题10分，第二题15分） 1. 作用在汽车上的横向微风V 0s =，而前轮转向角0δ≠，求临界速度。 解：由于0s v =，因而0ζ=，但0δ≠，则汽车横摆运动稳态方程即为：
()()()2
0T
Z
T
Z
T
Z
M v F F F
F F
F R
β
β
δ
δ
ψ
ψ
βδδψ-+-+-+=
()()()0
YT
Y
YT
Y
YT
Y
M
M M
M M
M β
β
δδ
ψ
ψ
βδψ
+++++=
联立解上两个方程得：
()()()()
()()()()1T
Z
YT
Y
T
Z
YT
Y
T Z YT
Y T Z
YT
Y F
F M
M F F M M R
v F F M M M v F F M
M β
β
δ
δ
δ
δ
β
β
ββ
ψ
ψ
ψψ
β
β
δ⎡
⎤++-++⎢
⎥=-
+++--+⎢⎥⎣
⎦
()()()()()()()()T Z YT
Y T
Z YT
Y T Z YT
Y
T
Z
YT
Y
F F M M M v F
F M M F F M
M M v F
F M
M δδ
ψ
ψββδ
δ
ββ
ψ
ψ
ψ
ψ
β
β
βδ⎡⎤+++-++⎢⎥=-+++-++⎢⎥⎣
⎦
同理，上两式的分母是相同的，当分母⇒0时，β⇒∞，0R ⇒，这意味着无论δ多么小，均可使汽车失稳，这时的汽车速度即为临界速度，以L v 表示，即：
()(
)()()
()
T
Z
YT
Y
T
Z
YT
Y
L YT
Y
F F M M F
F M
M v M M M β
ψ
ψ
β
β
β
ψ
ψ
β
β
++-++=
+
2. 给定一个函数()22
0.25ln V x x y ∞⎡⎤Φ=++⎣⎦
，问
1） 这个函数能否作为二维不可压缩的位函数？
