2025年大學(xué)大二（航空航天工程）空氣動力學(xué)綜合測試試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.空氣動力學(xué)中，關(guān)于流體連續(xù)性方程的描述，正確的是（）A.它反映了流體在流動過程中質(zhì)量守恒B.只適用于不可壓縮流體C.與流體的速度無關(guān)D.僅在穩(wěn)定流動時(shí)成立答案：A2.對于不可壓縮流體的伯努利方程，其物理意義主要體現(xiàn)為（）A.能量守恒B.動量守恒C.質(zhì)量守恒D.流量守恒答案：A3.當(dāng)氣流以亞音速流過翼型時(shí)，翼型上表面氣流速度（）A.小于下表面氣流速度B.等于下表面氣流速度C.大于下表面氣流速度D.與下表面氣流速度無關(guān)答案：C4.空氣動力學(xué)中，馬赫數(shù)是指（）A.氣流速度與聲速之比B.氣流速度與光速之比C.聲速與氣流速度之比D.光速與氣流速度之比答案：A5.下列哪種現(xiàn)象不屬于空氣動力學(xué)中的邊界層分離現(xiàn)象（）A.飛機(jī)機(jī)翼后緣出現(xiàn)的氣流分離B.汽車尾流中的漩渦C.風(fēng)吹過煙囪時(shí)煙囪的振動D.河流中水流繞過橋墩的流動答案：D6.空氣動力學(xué)中，粘性流體的內(nèi)摩擦力與下列哪個(gè)因素?zé)o關(guān)（）A.流體的粘性系數(shù)B.流體的速度梯度C.接觸面積D.流體的密度答案：D7.對于超音速氣流流過物體時(shí)，會產(chǎn)生（）A.激波B.邊界層增厚C.氣流分離加劇D.壓力減小答案：A8.空氣動力學(xué)中，升力系數(shù)主要與（）有關(guān)A.物體的形狀B.氣流速度C.迎角D.以上都是答案：D9.下列關(guān)于風(fēng)洞試驗(yàn)的說法，錯誤的是（）A.可以模擬不同的飛行條件B.能夠準(zhǔn)確測量空氣動力學(xué)參數(shù)C.試驗(yàn)結(jié)果不受模型尺寸影響D.是研究空氣動力學(xué)的重要手段答案：C10.空氣動力學(xué)中，壓力系數(shù)的定義是（）A.實(shí)際壓力與參考壓力之差B.實(shí)際壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫χ菴.實(shí)際壓力與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力之比D.壓力差與動壓之比答案：D第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（每空2分，共20分）1.空氣動力學(xué)中，流體微團(tuán)的運(yùn)動形式有平移、旋轉(zhuǎn)和______。答案：變形2.不可壓縮流體的連續(xù)性方程表達(dá)式為______。答案：divV=0（V為速度矢量）3.伯努利方程適用于______、______的理想流體。答案：穩(wěn)定流動、絕熱4.馬赫數(shù)小于1的氣流稱為______氣流，馬赫數(shù)大于1的氣流稱為______氣流。答案：亞音速、超音速5.粘性流體中，相鄰兩層流體之間的內(nèi)摩擦力符合______定律。答案：牛頓內(nèi)摩擦6.翼型的升力主要是由______和______共同作用產(chǎn)生的。答案：上下表面壓力差、氣流對翼型的環(huán)量7.風(fēng)洞試驗(yàn)中的模型縮比需要考慮______相似和______相似。答案：幾何、動力三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述空氣動力學(xué)中邊界層的概念及其形成原因。答案：邊界層是指在固體表面附近，由于流體粘性的作用，流速從零逐漸增大到主流速度的薄層。形成原因是流體具有粘性，當(dāng)流體流過固體表面時(shí)，靠近表面的流體速度受表面影響而降低，形成速度梯度，從而產(chǎn)生粘性力，使得流速在表面附近從零逐漸變化到主流速度，形成邊界層。2.解釋空氣動力學(xué)中升力和阻力產(chǎn)生的物理機(jī)制。答案：升力產(chǎn)生的物理機(jī)制主要是翼型上下表面氣流速度不同導(dǎo)致壓力差。當(dāng)氣流流過翼型時(shí)，上表面氣流速度快，壓力低；下表面氣流速度慢，壓力高，從而產(chǎn)生向上的升力。阻力產(chǎn)生的原因主要有粘性阻力，即流體粘性導(dǎo)致的摩擦阻力；壓差阻力，由于物體前后壓力分布不均勻產(chǎn)生；誘導(dǎo)阻力，因機(jī)翼后緣氣流下洗導(dǎo)致。3.說明馬赫數(shù)對氣流特性和物體空氣動力特性的影響。答案：馬赫數(shù)較小時(shí)，氣流可視為不可壓縮，氣流特性相對簡單。隨著馬赫數(shù)增大，氣流逐漸呈現(xiàn)可壓縮性，出現(xiàn)激波等現(xiàn)象。當(dāng)馬赫數(shù)小于1為亞音速氣流，馬赫數(shù)大于1為超音速氣流。對于物體空氣動力特性，亞音速時(shí)升力系數(shù)等隨馬赫數(shù)變化相對平緩；超音速時(shí)，激波的出現(xiàn)會使物體表面壓力分布突變，導(dǎo)致升力、阻力等空氣動力特性發(fā)生顯著變化。四、分析題（20分）材料：某飛機(jī)在高空飛行時(shí)，其機(jī)翼形狀為典型的亞音速翼型。已知飛行速度為v，空氣密度為ρ，機(jī)翼弦長為c，翼展為b。機(jī)翼上表面平均流速為v1，下表面平均流速為v2，且v1>v2。1.根據(jù)伯努利方程，推導(dǎo)機(jī)翼上下表面的壓力差表達(dá)式，并說明該壓力差與升力的關(guān)系。答案：由伯努利方程p+1/2ρv2=const，對于機(jī)翼上表面p1+1/2ρv12=p0，下表面p2+1/2ρv22=p0，兩式相減得壓力差Δp=1/2ρ(v12-v22)。機(jī)翼升力L=ΔpS（S為機(jī)翼面積，S=bc），所以該壓力差是產(chǎn)生升力的直接原因，壓力差越大，升力越大。2.若飛機(jī)飛行速度增加，分析機(jī)翼升力和阻力的變化趨勢，并說明原因。答案：當(dāng)飛行速度增加，根據(jù)伯努利方程，機(jī)翼上下表面速度差增大，壓力差增大，升力增大。但隨著速度增加，氣流粘性作用增強(qiáng)，邊界層厚度變化，摩擦阻力增大；同時(shí)氣流速度增大，壓差阻力也可能增大，總體阻力增大。五、綜合題（20分）材料：在設(shè)計(jì)一款新型無人機(jī)時(shí)，需要考慮其空氣動力學(xué)性能。該無人機(jī)采用大展弦比機(jī)翼，機(jī)身較為細(xì)長。已知無人機(jī)預(yù)計(jì)飛行高度為h，飛行速度為v，空氣動力學(xué)參數(shù)包括空氣密度ρ、粘性系數(shù)μ等。1.闡述大展弦比機(jī)翼對無人機(jī)空氣動力學(xué)性能的影響，包括升力、阻力等方面。答案：大展弦比機(jī)翼能增加機(jī)翼面積，在相同條件下可產(chǎn)生更大的升力。同時(shí)，大展弦比機(jī)翼可使氣流在機(jī)翼上流動更均勻，減小氣流分離，降低誘導(dǎo)阻力。但由于機(jī)翼面積增大，與空氣接觸面積增加，粘性阻力可能會有所增加。2.針對該無人機(jī)的機(jī)