北航空气动力学试题2009(刘沛清)

1 北京航空航天大学 2008 2009 学年第二学期 考试统一用答题册 考试课程 空气动力学 A 卷 班级 成绩 姓名 学号 2009 年 6 月 18 日 2 一 选择题 在所选括号内选择一个正确答案 每小题 4 分 共 16 分 1 流体具有以下那几个属性 a 所有流体不能保持固定的体积 b 流体能保持固定的形状 c 在任何状态下 流体不能承受剪切力 d 在静止状态下 流体几乎不能承受任何剪切力 2 流体微团的基本运动形式包括 a 仅有平移运动 b 平移运动与整体旋转运动 c 平移运动 整体旋转运动和变形运动 d 平移运动 旋转运动和变形运动 3 以下说法正确的是 a 理想流体运动的速度势函数满足拉普拉斯方程 b 理想不可压缩流体的运动存在速度势函数 c 理想流体无旋流动的速度势函数满足拉普拉斯方程 d 理想不可压缩流体无旋流动的速度势函数满足拉普拉斯方程 4 在边界层内 a 流体微团所受的粘性力大于惯性力 b 流体微团所受的粘性力大于压力 c 流体微团所受的粘性力小于惯性力 d 流体微团所受的粘性力与惯性力同量级 二 填空题 在括号内填写适当内容 每小题 4 分 共 16 分 1 流动 Re 数是表征 根据其大小可以用来 判别流动的 在圆管中 流动转捩的下临界 Re 数为 2 沿空间封闭曲线 L 的速度环量定义为 如果有涡 量不为零的涡线穿过该空间曲线所围的区域 则上述速度环量等于 3 写出在极坐标系下 速度势函数与径向 周向速度分量之间的关系 3 4 一维定常理想不可压流伯努利方程 欧拉方程沿流线的积分 写为 一维定常绝热流能量方程写为 三 简答题 每小题 4 分 共 16 分 1 用图形说明理想不可压缩流体有环量圆柱绕流 随涡强 增大时流线的变化图 谱 2 分别写出流体微团平动速度 旋转角速度 线变形与角变形速率的分量表达 式 3 简述绕流物体压差阻力产生的物理机制 工程上减小压差阻力的主要措施是什 么 4 试简要说明超音速气流通过激波和膨胀波时 波前 后气流参数 速度 压 强 温度 密度 的变化趋势是什么 并说明是否为等熵过程 四 计算题 共 52 分 1 已知流函数 32 3ayyax 表示一个不可压缩流场 请问该流动是 有旋的还是无旋的 如果是无旋的 请求出势函数 证明流场中任 意一点的速度的大小 仅仅取决于坐标原点到这点的距离 10 分 2 为了测定圆柱体的阻力系数 Cd 将一个直径为 d 长度为 L 的圆柱垂直放 入风洞中进行试验 设风洞来流为定常不可压缩均匀流 在图示 1 1 和 2 2 断面 上测得速度分布 这两个断面上压力分布均匀为大气压 Pa 上下远离柱体的流 线处压强也为大气压 试求圆柱的阻力系数 Cd 定义为 其中 D 为圆柱的阻力 为空气密度 为风洞来流速度 10 分 V dLV D Cd 2 2 1 4 3 已知不可压缩直均流绕过二维圆柱的流函数为 2 25314 60 1 sinln 25 r r r 试求 1 圆柱直径 2 圆柱面上的速度分布与压强系数分布 3 圆柱所受的升力大小 4 驻点位置 5 绕圆柱的环量 6 定性绘制绕圆柱的流线图 12 分 4 不可压缩流体定常零压梯度的平板边界层流动 假定边界层内的速度分布为 2 sin y u u e 试利用动量积分方程证明 xux e 4 2 2 2 2 其中 为边界层厚度 为流体运动粘性系数 边界层动量积分方程为 dx du u dx d u e ee 2 12 220 d d d V V 5 其中 1 为位移厚度 2 为动量损失厚度 0 为壁面切应力 10 分 5 一架飞机以 500m s 的速度在空