空氣動(dòng)力學(xué)試題

誠信保證本人知曉我?？紙鲆?guī)則和違紀(jì)處分條例的有關(guān)規(guī)定，保證遵守考場規(guī)則，誠實(shí)做人。 本人簽字：編號(hào)：西北工業(yè)大學(xué)考試試題（卷）2009－2010學(xué)年第二學(xué)期開課學(xué)院 航空學(xué)院課程流體力學(xué)基礎(chǔ)學(xué)時(shí) 考式日期20XX年06月18日考式時(shí)間丄小時(shí)考試形式（開）（B）卷題號(hào)—一二三四五六七總分得分考生班級(jí)學(xué)號(hào)姓名一.填空題（19分，每空1分）1.作用在物體上的氣動(dòng)力和力矩，主要取決于 壓力和 在物體上的分布。流體流動(dòng)遵循的三個(gè)基本定理是 ，動(dòng)量定理 ， 能量守恒定理 。有彎度薄翼型的氣動(dòng)中心在距前緣1/4弦長點(diǎn)處（位置）,對(duì)氣動(dòng)中心的力矩系數(shù)與攻角無關(guān)—（有關(guān)或無關(guān)），壓心位置與攻角有關(guān)（有關(guān)或無關(guān)）;對(duì)稱薄翼型的氣動(dòng)中心在 距前緣—1/4弦長點(diǎn)處 （位置），對(duì)氣動(dòng)中心的力矩系數(shù)與攻角無關(guān)（有關(guān)或無關(guān)），壓心位置與攻角無關(guān)—（有關(guān)或無關(guān)）。有限翼展機(jī)翼的阻力主要分為 型阻和 誘導(dǎo)阻力—兩部分，同樣升力系數(shù)的情況下，機(jī)翼展弦比越小，誘導(dǎo)阻力系數(shù)越大。對(duì)于很多流動(dòng)來講，有些次要的相似參數(shù)可以忽略，只要兩個(gè)流動(dòng)的主要相似參數(shù)馬赫數(shù)和 相同，則可認(rèn)為兩流動(dòng)動(dòng)力學(xué)相似。均勻流,偶極子流 和渦流 三種基本流動(dòng)疊加，可以得到無粘、不可壓，繞圓柱的有升力流動(dòng)。二、簡答體（共二、簡答體（共40分）試寫出微分形式的流動(dòng)連續(xù)性方程，并分析流動(dòng)不可壓所需要滿足的條件；從流動(dòng)速度散度的物理意義角度出發(fā)，分析滿足該條件的流動(dòng)是不壓的。（10）+V-^pV丿=0化簡可得:V*V=0dt速度散度的物理意義：運(yùn)動(dòng)的流體微元單位體積的體積時(shí)間變化率1_D（8V） 」V?U= ，若速度的散度為零，則說明8V的隨體導(dǎo)數(shù)為零，說明微元的體積不隨時(shí)8VDt間變換，則流動(dòng)是不可壓的流動(dòng)有勢的充分必要條件是什么？流動(dòng)可疊加的前提條件是什么，簡要說明理由。（10）流動(dòng)有勢的充分必要條件是:速度的旋度為零，即VxV=0前提條件：組成流動(dòng)的各自流動(dòng)的流函數(shù)或勢函數(shù)均滿足線性可疊加的Laplace方程.理由：Laplace方程滿足線性可疊加定理，故可以講復(fù)雜的流動(dòng)分解成若干簡單的流動(dòng)的現(xiàn)行疊加.描述翼型后緣庫塔條件，當(dāng)用一個(gè)渦面代替薄翼型時(shí)，庫塔條件的數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？（10）后緣庫塔條件：1?對(duì)于給定的翼型，繞翼型的環(huán)量的大小恰好使得流體光滑地流過后緣點(diǎn)如果翼型后緣夾角為有限大小，則后緣點(diǎn)為駐點(diǎn)3?如果翼型后緣夾角為0,則沿上下表面流過翼型后緣的速度為相等的有限值、 Y=0將機(jī)翼等效為點(diǎn)渦的疊加，則后緣點(diǎn)處的點(diǎn)渦強(qiáng)度TE考慮繞半徑為R的圓柱的無升力流動(dòng)，設(shè)自由來流速度為V，且圓柱表面上任一點(diǎn)與圓心的連線和自由來流的夾角為9，（1）試給出圓柱表面壓強(qiáng)與自由來流壓強(qiáng)相等的所有點(diǎn)；（2）若自由來流的速度變?yōu)?V，則為了保持圓柱半徑R不變，與自由來流疊加形成該圓柱繞流的偶極子的強(qiáng)度K應(yīng)如何變化？（10）（1）當(dāng)圓柱表面壓強(qiáng)與自由來流壓強(qiáng)相等時(shí)，Cp=0.1由C=1-4S加29=0可得Sin9=土一，所以9=300，150。，2100，3300p 2（2）由公式R=Jk/2兀V可得k應(yīng)變?yōu)樵瓉淼膬杀蹲ⅲ?.命題紙上一般不留答題位置，試題請(qǐng)用小四、宋體打印且不出框。2.命題教師和審題教師姓名應(yīng)在試卷存檔時(shí)填寫。 共2頁第1頁西北工業(yè)大學(xué)命題專用紙二、計(jì)算題（共45分）注：標(biāo)準(zhǔn)海平面大氣壓強(qiáng)：1.0132x105N/m2，密度：1.225kg/m31.一無限薄的平板（即忽略其厚度），其弦長為c=lm,超音速來流攻角為?=10,平板上下表面的壓強(qiáng)和剪應(yīng)力分布分別為：p=4x104（x-1）2+5.4x104,p=2x104（x—1）2+1.73x105，t=288x-0.2，t=731x-0.2，其中x為平板上的點(diǎn)據(jù)平l u l板前緣的距離，壓強(qiáng)和剪應(yīng)力的單位為：N/m2，求平板所受到的法向力N和軸向力A，升力L和阻力D，以及繞前緣和x=—處的力矩。（10分）4解：N=—JTEpds+JTEpdsLEuuLEllN=—JTE[4x104(x—1)2+5.4x104]ds+JTE[2x104(x—1)2+1.73x105]dsLE uLE l則N=1.12x105NA=—JTEtds+JTEtdsLEuuLEllA=—fTE[288x-0.2]ds+JTE[731x-0.2]dsLE uLE l則A=1273.75NL=Ncosa一Asina=1.105x105ND=Nsina+Acosa=2.07x104NM=JTEpxds一JTEpxdsLELEuuLEll代入數(shù)據(jù)，則M=一5.78x104N?mLEM=M+-LcLE44則M=—3.02x104N?m—42.翼型在海平面的飛行速度為60m/s，氣流沿翼型表面某點(diǎn)的速度為90m/s，求該點(diǎn)的壓強(qiáng)。若翼型放置在入口連接海平面大氣的直流風(fēng)洞（風(fēng)扇在實(shí)驗(yàn)段后）實(shí)驗(yàn)段內(nèi)，測得該點(diǎn)有相同的壓強(qiáng)，則該點(diǎn)處的速度為多少？（10分）解：海平面的壓強(qiáng)為1.0132X105Pa，則由伯努利方程可得1P+pv2=const1.0132x105+0.5x1.225x602二p+0.5x1.225x902p二90856x104對(duì)于在海平面處具有相同壓強(qiáng)點(diǎn)處而言，根據(jù)前面計(jì)算得V=90m/s薄翼型的零升攻角為—1.5，弦長2米，以60m/s的時(shí)速在海平面飛行，若其單位展長的機(jī)翼產(chǎn)生的升力是1695少？牛，則該翼型的升力系數(shù)是多少？其飛行攻角是多解:(10分)P=1.225Kg/m3，則1695x21.225x602x2=0.384對(duì)于薄翼型有c二2兀(a-a)l L=0則幺=2+a =2^x180-1.5。=2。2兀 l=0 2兀 冗4.橢圓無扭轉(zhuǎn)機(jī)翼的展弦比為10，展長10米，重2400kg。構(gòu)成該機(jī)翼的薄翼型零升攻角為-10剖面型阻系數(shù)c=0.006。若機(jī)翼在海平面以100m/s勻速平飛，求此d時(shí)的升力、升力系數(shù)、誘導(dǎo)阻力系數(shù)、推力、飛行時(shí)的幾何攻角。(C=c+C)DdDi(10分)解：由飛機(jī)勻速平飛，則重力等于升力；取g=9.8m/s2即L=2400*9.8=23520N,由AR=10,b=10可得S=10則C=1 =0.384xPxV2xS2 g g=03842=0.00469C C2C=LDi兀AR兀X10C