西北工业大学空气动力学期末考试试卷.pdf

发布时间：2022-06-01 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.31M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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练习一

练习二

练习一一、单项选择题（每题 2 分，30 分） 1.下列关于流体物理属性的论述中，错误的是（） A．不同流体介质的黏性系数各不相同，且随温度的上升而增大。 B．完全气体的状态方程描述了气体压强、密度和温度之间的函数关系。 C．造成气体具有黏性的主要原因是气体分子的不规则热运动，使得不同速度的相邻的气体层之间发生质量和动量交换。 D．流体微团的密度是微团体积内质量的极限形式，其随压强的变化可以描述流体压缩特性。 2.下列对于流体模型的简述中错误的是（） A．对于流线型物体气流未发生分离时，用理想流体模型计算得到的绕流图画和物面压强比较可信。 B．可压缩理想流体模型假设气体没有黏性，体积弹性模量为无穷大。 C．马赫数较低时，可以按不可压流体来处理流动问题。 D．在低速流动条件下，一般不考虑气体微团间的热传导作用，将其看为绝热体。 3.下列描述错误的是（） + + v ∂ z z ∂ v ∂ z z ∂ 可以表征流体微团在运动过程中的相对体积变化率。可以表征流体微团体积趋于零时单位时间的体积流量。 C．某流场中 = 关系成立，则可以通过速度分量积分求得流场的速度位函数。 A．表达式 B．表达式 + v ∂ v ∂ y x y x ∂ ∂ v ∂ v ∂ y x y x ∂ ∂ dx dy ε ε y + x = = 4 P 3 P 2 P P 1 2 < P P 3 > A 3 = = 。 D. 2 A 2 P 3 > 。 B. < 。 C. ，则静压为（） > 。 D．由速度位梯度与流函数梯度的点积为 0 说明流场中的等位线与流线族是正交的。 A 4.不可压气流连续流过一个阶梯管道时，已知截面积 1 P P A． 1 1 2 5.下列关于漩涡运动的描述中错误的是（） A．长度为 L （有限值）的直线涡诱导产生的流场为平面点涡流动。 B．涡管的漩涡强度可以用沿此涡管的围线的环量值代替。 C．在无旋流场中，若速度位是单值函数，则速度环量为 0。 D．当流场中速度位存在时，速度矢量沿任意指定曲线的线积分只取决于积分曲线两端处的速度位值之差。 6.下列关于飞行器物面的描述中错误的是（） A．对于无黏流动，物面边界指的是物面为一条流线。 B．对于无黏流动，沿物面切向速度的变化会引起物面处切向应力的增大或减小。 C．对于无黏无旋流动，物面边界指的是速度位沿物面法线方向的导数为 0。 D．对于无黏流动，物面边界指的是速度沿物面法线方向的投影为 0。 P P 1 2 > P 3 7.伯努利方程 p + ρ 2 v 2 + φ ∂ t ∂ = U f + ( ) t 的使用条件是: （1）理想流体；（2）无旋流体；（3）不可压流体；（4）与外界无能量交换的流体；（5）定常流体。（） A. 1，2，4，5。 B. 1，2，4。 C.1，2，3，4。 D.1，3，4，5。 8.连续性方程 div v ( ρ ) 0 = 适用于( ) ρ ∂ + t ∂ A. 定常可压流体。 B. 不可压缩流体。 C.理想流体。 D. 任何流体。 9.关于附面层下列说法哪些错误？（） A．层流附面层与紊流附面层相比流体层之间的动量交换更为剧烈。 B．紊流附面层与层流附面层相比抵抗逆压梯度的能力更强。 C．在管内流动和黏性流体绕流流动中都存在层流与紊流附面层。 D．层流附面层随着流速的增加与扰动的增大会发展为紊流附面层。 10.下列关于音速的正确说法是（） A．音速是空气受到小扰动的速度。 B．音速是空气可压缩性的标志。 C．空气音速越高，黏性摩擦作用就越小。 D．音速的大小取决于空气的温度。

0 v= 2 = 。 11.翼型低速空气动力特性的描述中错误的是（） A．基于薄翼位流理论得到的翼型升力随迎角变化恒为直线，并且阻力恒定为 0。 B．流体的黏性和翼型的尖后缘是产生起动涡的物理原因，绕翼型的速度环量总是与起动涡大小相等，方向相反。 C．在求解薄翼的升力和力矩时，将其流动看作是直匀流以小迎角流过中弧线弯板的迎角-弯度问题，因而可以用迎角-弯度问题来求解获得绕薄翼的压强分布值。 D．翼型的黏性和逆压梯度是造成翼型在大迎角下失速的主要原因。 12. 翼型低速空气动力特性的说法中错误的是（） A．薄翼理论成立的条件是迎角、厚度、弯度较小的小扰动位流翼型绕流流场。 B. 翼型若要产生升力，则绕翼型速度环量不能为零。 C. 机翼绕流区别于翼型绕流的主要特征在于展向流动与翼端效应。 v D. 库塔-儒可夫斯基后缘条件为 1 13. 用指向 x 方向的直匀流v∞ 与一个放置在原点、强度为 2Q 的点源和一个放置在 x=a、强度为-Q 的点汇叠加，则下列说法中正确的是( ) A. 叠加流场不能产生升力。 B. 叠加流场能够形成封闭流线。 C. 叠加流场不能形成对称流动。 D. 叠加流场不能形成后驻点。 14. 以下关于超音速流动特点的描述中错误的是（） A．超音速流动中马赫角一定为锐角。 B．超音速流场中小扰动不会传到扰动源的上游，其扰动边界在外折时为膨胀波，内折时为激波。 C．穿过膨胀波束时气流变化是等熵的，而穿过激波时气流变化是绝热不等熵的。 D．相同角度分两次转折比一次转折相比，穿过膨胀波时的气流参数变化相同，穿过激波时的气流参数变化不同。 15. 关于激波下列说法正确的是( ) A. 激波是空气受到强烈压缩而形成的薄薄的、稠密的空气层。 B. 激波是强压缩波，其在空气中的传播速度等于音速。 C. 超音速气流流过带有小内折角物体表面时，流动仍然为超音速。 D. 激波的形状只与飞行器的外形有关。二、填空题（每空 2 分，第 7 题 4 分，共 20 分） 1.若流场中的物理量不随时间而变化，则该流场为。 2.流场中某瞬时该曲线上微团的旋转角速度方向和曲线相切，则该曲线为。 θ cos θ + φ = v r ∞ ，式中 v∞ 、Q 和Γ 均为已知常数， 3. 已知一个二维不可压势流，其速度位函数 r 、θ为平面极坐标。这种流动可以看作是由直匀流、和等的叠加。 4. 根据库塔－儒可夫斯基升力定理，在定常、理想、不可压流中，直匀流流过任意形状翼型的升力为。 5.马赫数代表了单位质量气体的能和能的对比关系。 6. 利用文德利管测量低速风洞实验段的风速，现已知稳定段静压和验段静压的压力差 p∆ 和 A1、A2 及气流密度 ρ，则实验段风速 2v = 。 7. 定性（< 0 或> 0）标出下列一维定常、等熵、变截面管流的流动参变化趋势：实数 Q 4 π 2 ln r + Γ 2 π dP（压强） dT (温度）三、简答题（22 分） 1.说明 NACA24018 翼型数字标号的意义。（4 分） 2.分别写出雷诺数及普朗特数的定义式及物理意义。（6 分） 3.写出一维定常流正激波的质量、动量、能量守恒和状态方程。（8 分）

4.试说明超音速翼型采用尖头尖尾的原因（4 分）。四、推导题（14 分） 1. 证明：根据压强系数的定义和小扰动假设，证明低速翼型小迎角下的压强系数： 2. 证明： 2 a (1) = (2) = dp d ρ γ RT （分两步推导），并说明两个公式成立的条件。（8 分）五、计算题（14 分） 1.已知二维定常不可压流的速度分布 Vx=2ax; Vy = - ay, a=0.1/秒，求：（1）通过空间点 A0（x，y）= A0 (2，3)的流线方程和速度大小；（4 分）（2）求出该流动是否有速度势存在，若有速度势存在，求出速度势。（4 分） c p = − 2 x v v∞ 。 2.如图，在超声速气流中放置一个皮托管，在皮托管前方产生一道正激波，已知 V 1 = 600 / sm ， T 1 = 295 K ， R = 287 . 053 J / . Kkg ， 1.4γ= 。 (1)求波后的速度 2V 。(3 分) （已知波前波后关系： 1λ = ， λ 1 2 M 2 2 = (2)求波后的温度 2T 。(3 分) − γ 2 − 2 1 1 + M γ ） 2 1 1 1 M − γ 2

练习二。 RT p ρ= 一、单项选择题（每题 2 分，30 分） 1.下列关于流体属性的论述中，错误的是（） A．理想流体的特征是满足 B．流体在任一剪切力的作用下不能保持静止。 C．理想流体的压强各向同性。 D．根据连续介质假设，流体介质的物理属性都是空间连续的。 2. 下列对于流体模型的简述中错误的是（） A．不可压缩绝热流体模型假设气体不计传热量的作用，体积弹性模量为无穷大。 B．对于非流线型物体，用理想流体模型计算得到流动阻力与实际情况差别不大。 C．采用不可压流体模型来处理低速情况下的空气动力学问题是可信的。 D．定常流动是指当地加速度为零的流动。 3. 图示容器内盛有两种不同的静止液体，密度分别为 1ρ ， 2ρ ，下列描述正确的是（） A． A • z B + = z D + ρ 1 • B z A = z C z B + = z C + 。 C • ρ 2 • D O z O + p A g ρ 1 p A g ρ 1 C． z A + = z B + 4．伯努利方程 p + ρ + B. p C g ρ 2 p D． B g ρ 1 2 v U C 2 = p B g ρ 1 p B g ρ 1 p D g ρ 2 p C g ρ 2 + 的适用条件是: （1）理想流体；（2）无旋流体；（3）不可压流体；（4）与外界无能量交换的流体；（5）定常流体。（） A. 1，2，3，4，5。 B. 1，2，4。 C.1，2，3，4。 D.1，3，4，5。 5.下列关于流体运动的描述中正确的是（） A．若流体沿直线运动，则该流动一定是无旋运动。 B．涡管的漩涡强度可以用沿此涡管的围线的环量值代替。 C．黏性流动不一定有旋运动，无黏流动一定是无旋运动。 D．对二维流动问题，只有流体作无旋运动时，两条流线之间的流量才为流线上流函数值之差。 6.下列关于翼型物面的描述中错误的是（） A．对于无黏流动，物面边界指的是物面为一条流线，且速度沿物面法线方向的投影为 0。 B．对于无黏流动，流体在物面后缘处应满足库塔后缘条件。 C．对于无黏流动，物面上至多存在两个驻点。 D．对于有黏流动，由于物面上的各点速度为零，根据伯努利方程可知物面各点处的压强都是总压。 7.下列关于流动描述的说法错误的是（） A．某流场中 dx v x = 关系成立，则流场的速度位函数存在。 dy v y B．表达式 v ∂ x x ∂ + v ∂ y y ∂ + v ∂ z z ∂ 可以表征流体微团体积趋于零时单位时间的体积净流出量。 C. 对于理想不可压定常流动，单位质量流体具有的动能、压力能与位能之间可以互相转化。 D. 对于理想不可压定常流动，流场中的总压沿流线不变。 8.连续性方程 v ∂ x x ∂ + v ∂ y y ∂ + v ∂ z z ∂ = 0 只适用于( ) A. 定常不可压流体。 B. 不可压缩流体。 C.理想流体。 D. 任何流体。 9.关于附面层下列说法错误的是？（） A．层流附面层随着流速的增加与扰动的增大会发展为紊流附面层。 B．附面层内的流速．在物体的表面流速为零，沿法线向外，流速逐渐增大。 C．紊流附面层内气流杂乱无章，各层气流相互混淆。 D．附面层内流速保持不变。 10.下列关于可压缩流动的正确说法是（） A．音速与流体介质的压缩性有关。 B．音速是空气受到小扰动时的速度。

C．音速的大小取决于空气的温度。 D．马赫数与雷诺数是一一对应的。 11 .翼型低速空气动力特性的描述中错误的是（） A．基于薄翼位流理论得到的翼型升力系数相对迎角的变化率为常数，且与来流速度无关。 B．薄翼理论成立的条件是迎角、弯度较小的小扰动位流翼型绕流流场。 C. 流体黏性在小迎角下对翼型的升力系数影响不大，但大迎角下影响显著。 D．对形状一定的翼型，给定运动速度与迎角下，升力与速度环量一一对应。 12. 下列说法中错误的是（） A. 面涡的基本特性是法向速度连续，切向速度间断；面源则相反。 B. 翼型圆头尖尾能够起到延缓附面层分离的作用。 C. 小迎角下翼型上表面压强分布的极值点位置对应的速度值最小。 D. 基于薄翼理论，不同迎角下翼型的焦点位置不会发生改变。 13. 下列关于一维定常管内流动的说法中错误的是( ) A. 收缩喷管处于亚临界流动状态时，反压变化引起的扰动一定会影响管内流动。 B. 拉瓦尔喷管处于亚临界流动状态时，反压变化引起的扰动一定会影响管内流动 C. 收缩喷管处于超临界流动状态时，反压变化引起的扰动一定不会影响管内流动。 D. 拉瓦尔喷管处于超临界流动状态时，反压变化引起的扰动一定不会影响管内流动。 14. 下列关于超音速流动的说法中错误的是（ A ） A．超音速流动中马赫角随来流马赫数的增加而增大。 B．气流经过膨胀波是等熵过程，且波后参数只与总外折角有关，与折转次数无关。 C．超音速流场中小扰动不会传到扰动源的上游，其扰动边界在外折时为膨胀马赫波，内折时为压缩马赫波。 D．若拉瓦尔喷管出口气流为超音速，则管内流动不一定为等熵流动。 15. 下列关于激波说法正确的是( ) A. 超音速气流经过激波马赫数会下降，温度升高。 B. 激波在空气中的传播速度等于音速。 C. 超音速气流流过斜激波切向速度与法向速度都会发生突跃。 D. 超音速气流穿过激波，总温和总压均有所下降。二、填空题（每题 2 分，第 6、7 题 4 分，共 18 分） 1.若流场中的流体微团的旋转角速度为零，则该流场为。 2.流场中某瞬时该曲线上微团的速度方向和曲线相切，则该曲线为。 3. 已知一个二维不可压势流，其速度位函数 = φ v ∞ r + ，式中 v∞ 、Q 和Γ均为已知常数，r 、θ为    a 4 2 r    cos - θ θ Γ 4 π 平面极坐标。这种流动可以看作是由直匀流、和等流动的叠加。 4. 给定翼型与迎角，且翼型后缘角为 0τ> 时，库塔－儒可夫斯基后缘条件可以用公式表述为。 5.普朗特数代表了气体微团在附面层内和的对比关系。 6. 一架飞机以马赫数 M 在海平面亚音速飞行，（已知海平面上空气压力为 ap ，密度为 aρ ，温度为 aT ，假设为等熵过程），则采用迎风皮托管测出的总压 0p = ，按不可压伯努利方程计算出的速度与真实速度之差为。 7. 定性（< 0 或> 0）标出下列一维定常、等熵、变截面管流的流动参数变化趋势： dρ（密度） dV(速度） f c y ( ), x y x , f c ，并说明 NACA2417 翼型数字的三、简答题（30 分） 1. 标出下图中翼型的 ( ), 意义。（6 分） 2.分别写出马赫数的定义式及物理意义。（6 分） 3.分别阐述库塔-儒可夫斯基升力定理和达朗贝尔疑题。（6 分） 4. 解释附面层分离的原因，并列举两种延缓附面层分离的一些应用。（6 分） T 0 T 5. 写出一维定常等熵流的能量关系式，并推导完全气体下的总温静温之比 1 = + 1 γ− 2 2 Ma （6 分）

, ay v = − ，式中 a 为常数，求： az 2 z y v x = = , ax v 四、计算题（20 分） 1. 有不可压流体作定常运动，其速度场（1）线变形率、角变形率；（2 分）（2）流场是否有旋；（2 分）（3）是否存在速度位，若有，求解速度位函数（2 分）  2. 某二维低速流场的流函数可写成如下表达式   ）；（2 分）（1）零流线的形状和驻点位置（（2）绕物体的环量；（2 分） 3.14 π= 25 ψ = y 1 − 36 2 r    + 1884 2 π ln    r 6    。求：（3）已知流体密度 ρ∞ = ，求作用在该物体上的力。（2 分） 0.1 3.海平面上有低速直均流 = ρ= /Kg m 1.225 ， 3 Av v ∞ = 50 / m s 100 / m s 流过一翼型，该翼型弦长 0.5 120 / Bv m s = ，，求： = b m 。若已知 p p ∞= = 101200 / N m 2 ，（1）A、B 两点的压强系数 pC （保留两位小数）。（4 分） 4α=  ，利用薄翼（2）若已知该翼型 0 理论求解翼型的升力（保留两位小数）。（4 分） 2α = − ° ，飞行迎角

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