北航空气动力学试题2009(刘沛清)
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（Ⅰ）（A卷）班级成绩
姓名学号
2009年6月18日
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。
（）
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Г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3
2
3ay y ax -=ψ表示一个不可压缩流场。①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。②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 ρdL V D C d 22
1∞=ρ
3．已知不可压缩直均流绕过二维圆柱的流函数为
22531460(1)sin ln 25
r
r r ψθπ=-+
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
)2sin(δ
πy u u e =
试利用动量积分方程证明
x u x
e ν
ππδ-=4222
2
其中，δ为边界层厚度，ν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 e e )2(12220δδδ
ρτ++= d
d
d
∞
V ∞
V
其中，1δ为位移厚度，2δ为动量损失厚度。0τ为壁面切应力。
（10分）
5. 一架飞机以500m/s 的速度在空气中飞行，空气的温度为0℃，压力为56kPa 。求声速、马赫数、马赫角、总压及总温。(10分)
⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛-=δδ011dy
u u e ⎰
⎪
⎪⎭⎫ ⎝
⎛-=δ
δ021dy u u u u
e e
四轴飞行控制原理
四轴（1）-飞行原理 总算能抽出时间写下四轴文章，算算接触四轴也两年多了，从当初的模仿到现在的自主创作经历了不少收获了也不少。朋友们也经常问我四轴怎么入门，今天就简单写下四轴入门的基本知识。尽量避开专业术语和数学公式。 1、首先先了解下四轴的飞行原理。 四轴的一般结构都是十字架型，当然也有其他奇葩结构，比如工字型。两种的力学模型稍微有些不一样，建议先从常规结构入手（其实是其他结构我不懂）。 常规十字型结构其他结构 常规结构的力学模型如图。 力学模型 对四轴进行受力分析，其受重力、螺旋桨的升力，螺旋桨旋转给机体的反扭矩力。反扭矩影响主要是使机体自旋，可以想象一下直升机没有尾桨的情况。螺旋桨旋转时产生的力很复杂，
这里将其简化成只受一个升力和反扭矩力。其它力暂时先不管，对于目前建模精度还不需要分析其他力，顶多在需要时将其他力设为干扰就可以了。如需对螺旋桨受力进行详细研究可以看些空气动力学的书，推荐两本， 空气螺旋桨理论及其应用（刘沛清，北航出版社） 空气动力学基础上下册（徐华舫，国防科技大学） 网易公开课：这个比麻省理工的那个飞行器构造更对口一些。 荷兰代尔夫特理工大学公开课：空气动力学概论 以上这些我是没看下去，太难太多了，如想刨根问底可以看看。 解释下反扭矩的产生： 电机带动螺旋桨旋转，比如使螺旋桨顺时针旋转，那么电机就要给螺旋桨一个顺时针方向的扭矩（数学上扭矩的方向不是这样定义的，可以根据右手定则来确定方向）。根据作用力与反作用力关系，螺旋桨必然会给电机一个反扭矩。 在转速恒定，真空，无能量损耗时，螺旋桨不需要外力也能保持恒定转速，这样也就不存在扭矩了，当然没有空气也飞不起来了。反扭矩的大小主要与介质密度有关，同样转速在水中的反扭矩肯定比空气中大。 因为存在反扭矩，所以四轴设计成正反桨模式，两个正桨顺时针旋转，两个反桨逆时针旋转，对角桨类型一样，产生的反扭矩刚好相互抵消。并且还能保持升力向上。六轴、八轴…类似。 我们控制四轴就是通过控制4个升力和4个反扭矩来控制四轴姿态。 如力学模型图，如需向X轴正方向前进，只需增加桨3的转速，减少桨1的转速，1、3桨的反扭矩方向是一样的，一个加一个减总体上来说反扭矩没变。此时飞机已经有向X轴方向的分力，即可前行。 如需向X轴偏Y轴45°飞行，那么增加桨2、3的转速，减少桨1、4的转速，即可实现。 如果将X正作为正前方，那么就是”十”模式，如果将X轴偏Y45°作为正前方向，那就是”×”模式。理论上这两种都可以飞行，”十”模式稍微比”×”模式好计算，但是”十”模式不如”×”模式灵敏。 四轴如需向任意方向飞行只需改变电机的转速，至于电机转速改变的量是多少，增量之比是多少就需要算法了。对于遥控航模，不需要知道具体到度级别的方向精度，飞行时手动实时调节方向即可。 四轴除了能前后左右上下飞行，还能自旋，自旋靠的就是反扭矩，如需顺时针旋转，只需增加桨1、3转速，减少2、4转速，注意不能只增加桨1、3而不减少2、4，这样会造成总体升力增加，飞机会向上飞的。 理想情况下，四轴结构完全对称，电机转速一样，飞机就可以直上直下飞行。但事实和理想还是有差距的，不存在完全对称的结构，也没有完全一样的电机螺旋桨。所以需要飞控模块进行实时转速调节，这样才能飞起来，不像直升机，螺旋桨加速就能飞。 2、分析完飞行原理，接下来分析四轴飞行器系统的主要部件。
北航空气动力学选择题
2号 1、下列说法不正确的是：C A、气体的动力粘性系数随温度的升高而升高。 B、液的动力粘性系数随温度的升高而降低。 C、有黏静止流体的压强为三个互相垂直方向的法向应力的平均值。 D、有黏运动流体的压强为三个互相垂直方向的法向应力的平均值。 2、下列说法不正确的是：D A、欧拉法认为引起流体质点速度变化的原因有流场的不均匀性和非定常性。 B、迁移加速度中的任何一项都是速度分量与同一方向的导数的乘积。 C、随体导数可用于P，T，V。 D、流体质点的迹线表示同一质点不同时刻的轨迹线，流线在同一时刻由不同流体质点组成，两者一定不重合。 3、下列说法正确的是：A A、对于密度不变的不可压流，速度的散度必为0。 B、对于密度不变的不可压流，速度的旋度必为0。 C、对于密度不变的不可压流，一定有位函数。 D、对于无旋流，速度的散度必为0。 4、下列说法正确的是：B A、连续方程只适用于理想流体。 B、伯努利方程只适用于理想流体的定常流动。 C、欧拉运动微分方程只适用于无旋流体。 D、雷诺运输方程只适用于理想流体的定常流动。 5、下列说法不正确的是：C A、流体的粘性是指流体抵抗剪切变形的能力。 B、流体的粘性剪应力是指由流体质点相对运动而产生的应力。 C、粘性静止流体具有抵抗剪切变形的能力。 D、粘性运动流体具有抵抗剪切变形的能力。 3号 1、流体的易流动性是指 c A、在任何情况下流体不能承受剪力 B、在直匀流中流体不能承受剪力 C、在静止状态下流体不能承受剪力 D、在运动状态下流体不能承受剪力 2、下列关于流体压强的各向同性描述不正确的是 d A、静止状态下的粘性流体内压强是各向同性的 B、静止状态下的理想流体内压强是各向同性的 C、运动状态下的理想流体内压强是各向同性的 D、运动状态系的粘性流体内压强是各向同性的 3、下列关于流向的描述不正确的是 d A、流线上某点的切线与该点的微团速度指向一致 B、在定常流动中，流体质点的迹线与流线重合 C、在定常流动中，流线是流体不可跨越的曲线 D、在同一时刻，一点处不可能通过两条流线
四轴
四轴 四轴（1）-飞行原理 总算能抽出时间写下四轴文章，算算接触四轴也两年多了，从当初的模仿到现在的自主创作经历了不少收获了也不少。朋友们也经常问我四轴怎么入门，今天就简单写下四轴入门的基本知识。尽量避开专业术语和数学公式。 1、首先先了解下四轴的飞行原理。四轴的一般结构都是十 字架型，当然也有其他奇葩结构，比如工字型。两种的力学模型稍微有些不一样，建议先从常规结构入手（其实是其他结构我不懂）。常规十字型结构其他结构常规结构的力学模型如图。力学模型对四轴进行受力分析，其受重力、螺旋桨的升力，螺旋桨旋转给机体的反扭矩力。反扭矩影响主要是使机体自旋，可以想象一下直升机没有尾桨的情况。螺旋桨旋转时产生的力很复杂，这里将其简化成只受一个升力和反扭矩力。其它力暂时先不管，对于目前建模精度还不需要分析其他力，顶多在需要时将其他力设为干扰就可以了。如需对螺旋桨受力进行详细研究可以看些空气动力学的书，推荐两本，空气螺旋桨理论及其应用（刘沛清，北航出版社） 空气动力学基础上下册（徐华舫，国防科技大学） 网易公开课：这个比麻省理工的那个飞行器构造更对口一些。荷兰代尔夫特理工大学公开课：空气动力学概论
以上这些我是没看下去，太难太多了，如想刨根问底可以看看。解释下反扭矩的产生： 电机带动螺旋桨旋转，比如使螺旋桨顺时针旋转，那么电机就要给螺旋桨一个顺时针方向的扭矩（数学上扭矩的方向不是这样定义的，可以根据右手定则来确定方向）。根据作用力与反作用力关系，螺旋桨必然会给电机一个反扭矩。 在转速恒定，真空，无能量损耗时，螺旋桨不需要外力也能保持恒定转速，这样也就不存在扭矩了，当然没有空气也飞不起来了。反扭矩的大小主要与介质密度有关，同样转速在水中的反扭矩肯定比空气中大。因为存在反扭矩，所以四轴设计成正反桨模式，两个正桨顺时针旋转，两个反桨逆时针旋转，对角桨类型一样，产生的反扭矩刚好相互抵消。并且还能保持升力向上。六轴、八轴…类似。我们控制四轴就是通过控制4个升力和4个反扭矩来控制四轴姿态。如力学模型图，如需向X轴正方向前进，只需增加桨3的转速，减少桨1的转速，1、3桨的反扭矩方向是一样的，一个加一个减总体上来说反扭矩没变。此时飞机已经有向X轴方向的分力，即可前行。 如需向X轴偏Y轴45°飞行，那么增加桨2、3的转速，减少桨1、4的转速，即可实现。如果将X正作为正前方，那么就是”十”模式，如果将X轴偏Y45°作为正前方向，那就是”×”模式。理论上这两种都可以飞行，”十”模式稍微比”×”模式好
北航空气动力学课后答案至章
第 一章 1.1解：）（k s m 84.259m k R 2 2328315 ?=== - 气瓶中氧气的重量为 1.2解：建立坐标系 根据两圆盘之间的液体速度分布量呈线性分布 则离圆盘中心r ，距底面为h 处的速度为 当n=0时 u=0推出0u 0= 当n=h 时 u=wr 推出h wr k = 则摩擦应力τ为 上圆盘半径为r 处的微元对中心的转矩为 则? ? = =T 2D 0 3 3 20 32 D u drd h r u ωπθωπ 1.4解：在高为10000米处 T=288.15-0.0065?10000=288.15-65=223.15 压强为 ?? ? ??=Ta T Pa P 5.2588 密度为2588 .5Ta T a ? ? ? ??=ρρ 1-7解:2M KG 24.464RT P RT p == ∴=ρρ 空气的质量为kg 98.662v m ==ρ 第二章 2-2解流线的微分方程为 y x v dy v dx = 将v x 和v y 的表达式代入得 ydy x dx y x 2dy x y 2dx 2 2==， 将上式积分得y 2-x 2=c ，将（1，7）点代入得c=7 因此过点（1，7）的流线方程为y 2-x 2=48 2-3解:将y 2+2xy=常数两边微分 2ydy+2xdx+2ydx=0 整理得ydx+（x+y ）dy=0 （1）
将曲线的微分方程y x V dy V dy = 代入上式得 yVx+（x+y ）V y =0 由22y 2xy 2x V ++=得 V x 2+V y 2=x 2+2xy+y 2 （（2） 由（1）（2）得()y v y x v y x μ=+±=， 2-5解:直角坐标系与柱坐标系的转换关系如图所示 速度之间的转换关系为{ θ θθθ θθcos v sin v v sin v cos v v r y r x +=-= 由θθθ θθθcos r 1 y v sin y r sin r 1x v cos x r rsin y rcos x =??=?????? ?-=??=??????== 2-6解：（1）siny x 3x V 2x -=?? siny x 3y V 2 y =?? 0y V x V y x =??+?? ∴此流动满足质量守恒定律 （2） siny x 3x V 2x =?? siny x 3y V 2y =?? 0siny x 6y V x V 2y x ≠=??+?? ∴此流动不满足质量守恒定律 （3）V x =2rsin r xy 2=θ V y =-2rsin 2 r y 22 - =θ ∴ 此流动不满足质量守恒方程 （4)对方程x 2+y 2=常数取微分，得 x dy dy dx -= 由流线方程y x v dy v dx = (1) 由）（得2r k v v r k v 422 y 2x =+= 由（1）（2）得方程3x r ky v ± = 3 y r kx v μ= ∴此流动满足质量守恒方程 2—7解： 0x V z V 0r yz 23r yz 23z V y V z x 2727y z =??-??=?+?-=??-??同样 0y V x V x y =??-?? ∴该流场无旋
北航空气动力学试题2009(刘沛清)
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（Ⅰ）（A卷）班级成绩 姓名学号 2009年6月18日
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。 （）
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Г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3 2 3ay y ax -=ψ表示一个不可压缩流场。①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。②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 ρdL V D C d 22 1∞=ρ
螺旋桨飞机滑流对全机气动特性影响的试验研究
螺旋桨飞机滑流对全机气动特性影响的试验研究 任庆祝;赵晓霞;刘毅;张鹏 【摘要】为准确分析螺旋桨飞机有动力状态下的飞行性能和操纵品质,需要得到螺旋桨动力系统,特别是滑流对全机气动特性的影响量.采用一种“小天平+主天平” 的多天平测量技术,可以分别测量得到螺旋桨的直接力和全机的气动力数据,进而得 到比较准确的纯滑流对全机气动特性的影响量.通过螺旋桨飞机的带动力测力风洞 试验研究表明:滑流会引起全机的升力系数、阻力系数,以及俯仰力矩系数相比无动 力状态有所增加,升力系数和阻力系数增量随迎角大致呈二次曲线规律递增,俯仰力 矩系数增量变化趋势与飞机所在迎角关系较大.滑流对横航向气动特性影响是降低 了全机横向力导数以及横、航向静稳定性,并可能引起零侧滑下的全机的不对称横、航向力矩产生. 【期刊名称】《科学技术与工程》 【年(卷),期】2015(015)015 【总页数】4页(P214-217) 【关键词】滑流;气动特性;螺旋桨带动力风洞试验;多天平测量技术;桨盘系数 【作者】任庆祝;赵晓霞;刘毅;张鹏 【作者单位】中航飞机研发中心1所,汉中723000;中航飞机研发中心1所,汉中723000;中航飞机研发中心1所,汉中723000;中航飞机研发中心1所,汉中723000 【正文语种】中文
【中图分类】V211.7 凭借出色的燃油消耗率、低廉的使用成本、较高的维修性和可靠性，以及对动力选择的多样化需求，涡轮螺旋桨发动机越来越广泛地被应用于航空飞行器中，如美军V-22“鱼鹰”运输机、E-2C“鹰眼”预警机、空中客车A400M运输机，以及安 多诺夫AN-70运输机等。目前我国已服役的多款运输机及特种飞机均采用了螺旋桨动力系统，滑流是螺旋桨动力飞机特有的一重要特征，研究滑流对飞机气动特性的影响对于准确分析飞机的飞行性能和操纵品质具有十分重要的意义。 螺旋桨动力系统对飞机气动特性的影响主要有直接影响和间接影响两部分[1]。直 接影响是由螺旋桨动力系统产生的拉力、扭矩等直接力影响，也包含飞机有迎角(或侧滑角)时气流斜吹螺旋桨后在桨盘平面内产生的螺旋桨径向力对全机气动特性的影响[2]；间接影响是由螺旋桨滑流引起的全机气动特性的变化，螺旋桨滑流对 全机的气动特性具有显著的影响[3—6]。 由于螺旋桨滑流的形成和发展过程比较复杂，且螺旋桨与飞机之间也存在一定的相互干扰，不同机型、动力装置下的滑流影响差异也较大，难以做理论计算分析，目前国内对螺旋桨滑流的研究主要以CFD数值模拟[7—10]和风洞试验为主[11，12]。前者受计算模型和网格质量等影响，模拟难度较高。要得到满足工程设计使用要求的滑流影响数据，必须进行螺旋桨飞机带动力风洞试验，常规的单天平的带动力风洞试验得到的动力影响量数据里面含有螺旋桨直接力和滑流两部分影响量，本文采用的基于“小天平+主天平”的多天平测量技术可以得到比较准确的纯滑流对全机气动特性的影响量。 螺旋桨通过流经螺旋桨桨盘区域流管的动量产生推力，螺旋桨后方的流管即螺旋桨滑流，飞机位于螺旋桨之后的并处于滑流之中的部件受滑流的影响表现为使部件前方来流发生改变(速度大小、方向与滑流之外区域有很大不同)。以机翼部件为例，如图2所示，机翼表面受滑流直接影响的区域比机翼上临近的其他区域承受更高
四轴飞行控制原理
四轴（1)—飞行原理 总算能抽出时间写下四轴文章，算算接触四轴也两年多了，从当初的模仿到现在的自主创作经历了不少收获了也不少。朋友们也经常问我四轴怎么入门,今天就简单写下四轴入门的基本知识。尽量避开专业术语和数学公式。 1、首先先了解下四轴的飞行原理。 四轴的一般结构都是十字架型，当然也有其他奇葩结构，比如工字型。两种的力学模型稍微有些不一样，建议先从常规结构入手（其实是其他结构我不懂）。 常规十字型结构其他结构 常规结构的力学模型如图。 力学模型 对四轴进行受力分析,其受重力、螺旋桨的升力，螺旋桨旋转给机体的反扭矩力。反扭矩影响主要是使机体自旋，可以想象一下直升机没有尾桨的情况。螺旋桨旋转时产生的力很复杂，
这里将其简化成只受一个升力和反扭矩力。其它力暂时先不管，对于目前建模精度还不需要分析其他力,顶多在需要时将其他力设为干扰就可以了。如需对螺旋桨受力进行详细研究可以看些空气动力学的书，推荐两本， 空气螺旋桨理论及其应用（刘沛清，北航出版社） 空气动力学基础上下册（徐华舫,国防科技大学） 网易公开课：这个比麻省理工的那个飞行器构造更对口一些. 荷兰代尔夫特理工大学公开课:空气动力学概论 以上这些我是没看下去，太难太多了，如想刨根问底可以看看。 解释下反扭矩的产生： 电机带动螺旋桨旋转，比如使螺旋桨顺时针旋转，那么电机就要给螺旋桨一个顺时针方向的扭矩（数学上扭矩的方向不是这样定义的，可以根据右手定则来确定方向）。根据作用力与反作用力关系,螺旋桨必然会给电机一个反扭矩. 在转速恒定,真空，无能量损耗时，螺旋桨不需要外力也能保持恒定转速，这样也就不存在扭矩了,当然没有空气也飞不起来了。反扭矩的大小主要与介质密度有关,同样转速在水中的反扭矩肯定比空气中大。 因为存在反扭矩,所以四轴设计成正反桨模式，两个正桨顺时针旋转,两个反桨逆时针旋转，对角桨类型一样，产生的反扭矩刚好相互抵消。并且还能保持升力向上。六轴、八轴…类似。 我们控制四轴就是通过控制4个升力和4个反扭矩来控制四轴姿态。 如力学模型图，如需向X轴正方向前进，只需增加桨3的转速，减少桨1的转速，1、3桨的反扭矩方向是一样的，一个加一个减总体上来说反扭矩没变.此时飞机已经有向X轴方向的分力,即可前行。 如需向X轴偏Y轴45°飞行，那么增加桨2、3的转速，减少桨1、4的转速，即可实现。 如果将X正作为正前方，那么就是”十”模式，如果将X轴偏Y45°作为正前方向，那就是”×"模式.理论上这两种都可以飞行,”十”模式稍微比”×”模式好计算，但是”十”模式不如”×”模式灵敏. 四轴如需向任意方向飞行只需改变电机的转速，至于电机转速改变的量是多少，增量之比是多少就需要算法了.对于遥控航模，不需要知道具体到度级别的方向精度,飞行时手动实时调节方向即可。 四轴除了能前后左右上下飞行,还能自旋，自旋靠的就是反扭矩，如需顺时针旋转，只需增加桨1、3转速，减少2、4转速，注意不能只增加桨1、3而不减少2、4,这样会造成总体升力增加，飞机会向上飞的。 理想情况下，四轴结构完全对称，电机转速一样，飞机就可以直上直下飞行。但事实和理想还是有差距的，不存在完全对称的结构，也没有完全一样的电机螺旋桨.所以需要飞控模块进行实时转速调节，这样才能飞起来，不像直升机，螺旋桨加速就能飞。 2、分析完飞行原理，接下来分析四轴飞行器系统的主要部件。
城市环境Savonius风轮地面效应数值模拟
城市环境Savonius风轮地面效应数值模拟 朱建勇;马树元;王建明;刘沛清 【摘要】为了利用城市环境中的风能资源,提出一种卧式安装在屋顶的Savonius 风轮.通过数值模拟方法研究Savonius风轮地面效应,研究了间隙比(风轮离地高度H与风轮旋转直径DR的比值)对风轮气动特性的影响,并分析了风轮的雷诺数效应和尾流特性.计算结果表明:地面效应影响风轮的气动特性;在间隙比H/DR=0.4时,风轮的启动性能最优,相比未受地面效应影响的风轮,其扭矩系数和功率系数得到明显的提高,较高功率系数对应的尖速比区间得到拓宽,尾流速度亏损恢复需要更长的距离;雷诺数的增加有助于提高风轮的气动特性. 【期刊名称】《电网与清洁能源》 【年(卷),期】2016(032)003 【总页数】7页(P127-133) 【关键词】风能;Savonius风轮;地面效应;城市环境;建筑屋顶;气动特性;间隙比;雷诺数;数值计算 【作者】朱建勇;马树元;王建明;刘沛清 【作者单位】沈阳航空航天大学航空航天工程学部,沈阳 110136;北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室,北京100191;沈阳航空航天大学航空航天工程学部,沈阳 110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部,沈阳 110136;北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室,北京100191 【正文语种】中文
【中图分类】TK89 Project Supported by the National Natural Science Foundation of China （11272034）；Natural Science Foundation of Liaoning Province （20102177）. 随着风能技术的日益成熟以及城镇化的迅猛发展，人口密集的城市环境成为可用风场，就地利用城市环境风资源，减少城市温室气体排放是发展低碳城市的一个重要途径[1-2]。近年来，国内外对城市环境中的风能利用研究主要集中在以下方面：城市风资源的评估，城市环境具有平均风速低，湍流度较高等空气动力学特点，另外大多数风资源评估方法基于野外大型风电场，准确评估城市风资源具有较大挑战性[3-4]；城市风环境模拟，研究不同屋顶外形、不同建筑类型、不同建筑物布置形式对风能增强效果的影响以及确定风力机安装位置[5-7]；适于城市环境风力机的选择与设计，由于建筑物的阻挡，在屋顶或墙角边缘迎风方向与水平方向存在一个45°倾斜角，研究表明倾斜来流降低水平轴风力机功率系数，导致风轮的气动载荷不均匀，然而倾斜流有利于提高升力型垂直轴风力机的功率系数[8-10]；建筑风能一体化设计，在低碳建筑设计过程中将风力机完美嵌入建筑物中，如巴林世贸大厦在其两翼楼之间沿着高度方向布置三台直径29 m的水平轴风力机[11]，我国广州珠江大厦在用于紧急避险的设备层安装垂直轴风力机[12]。 综上所述，水平轴风力机与升力型垂直轴风力机由于其较高的功率系数被更多的研究与应用。然而，以Savonius风轮为代表的阻力型垂直轴风力机尽管功率系数较低，但是因其启动风速低、对湍流度不敏感、尖速比小、气动噪声低，更适合安装在人口密集区域[13]。目前对Savonius风轮的研究主要集中在气动外形的优化以及采用流动控制方法提高其气动特性方面的研究，使其功率系数有了明显提高[14-17]。而城市环境和安装方式等对Savonius风轮气动特性影响的研究较少，尤其是对于安装在屋顶的Savonius风轮，屋顶地面必然对其气动特性造成影响，研究
北航空气动力学课后答案
第一早 解：R k 8315 259 84 m 2 _ 解：R m 宫 259'84 . (s 2?k ) 气瓶中氧气的重量为 解：建立坐标系 根据两圆盘之间的液体速度分布量呈线性分布 那么离圆盘中心r ，距底面为h 处的速度为 当n=0时u=0推出u 0 那么摩擦应力为 上圆盘半径为r 处的微元对中心的转矩为 u D 3 32 解：在高为10000米处 A-A- ― 第——早 2-2解流线的微分方程为3 V X V y 将v x 和v y 的表达式代入得 -dX r -dy ^ , xdx ydy 2xy 2 2x 2y 将上式积分得y 2-x 2=c ,将(1, 7)点代入得c=7 因此过点(1, 7)的流线方程为y 2-x 2=48 2 2- 3解：将y +2xy=常数两边微分 2ydy+2xdx+2ydx=0 整理得 ydx+ (x+y ) dy=0 (1) 将曲线的微分方程v x vy 代入上式得 yVx+ (x+y ) 0=0 当 n=h 时 u=wr 推出 k wr h T=压强为 P Pa 密度为一 T a Ta 1-7 解: p RT P RT 24.464KG M 2 662.98kg 5.2588 空气的质量为 T Ta
由 V . x 2 2xy 2y 2 得 V x 2+V 2=x 2+2xy+y 2 ( (2) 由(1)( 2)得 v x x y , V y y 2-5解:直角坐标系与柱坐标系的转换关系如下图 速度之间的转换关系为 V x V y v r cos v sin v r sin v cos 丄 x rcos 由 y rsin cos 1 -sin r sin 1 -cos r 2-6 解：〔1〕 乂 x 3X 2S iny 3X 2S iny 此流动满足质量守恒定律 V y Q 2 • 3x siny y 此流动不满足质量守恒定律 (2)巴 3X 2S iny x Vy y 6x 2si ny 0 (3) V x =2rsin V y =-2rsin 2 r 2y 2 r 此流动不满足质量守恒方程 〔4〕对方程x 2 +y 2 =常数取微分， 得 dx dy dy x 由流线方程 dx dy (1) V x V y 2 2 x V y k 2 ■⑵ r 由〔1〕〔 2〕得方程v ky 3 r V y kx r 此流动满足质量守恒方程 2—7解：乂 £ y z yz 7 2 yz 7 r 2 0同样 V x z V y V x 0 y 该流场无旋 2—8 解：〔1〕 V x x V y y V z z ； V x z 0;
现代大型飞机起落架气动噪声研究进展
现代大型飞机起落架气动噪声研究进展 刘沛清;邢宇;李玲;郭昊 【摘要】起落架部件是现代大型飞机在起飞、着陆阶段时最主要的一类机体气动噪声源.本文主要概括了国内外利用风洞试验、飞行试验和数值模拟等手段在大型飞机起落架气动噪声研究领域所取得的研究成果和最新进展,主要包括起落架噪声的产生机理、起落架降噪的主要方法、风洞试验需要遵循的相似律和工程预测起落架噪声方法的发展等.已有的研究表明,起落架宽频噪声主要包括分离噪声和上下游部件相互干扰噪声两类,而纯音噪声主要来自空腔结构的声激振现象.使用整流罩、等离子体激励等主、被动控制技术抑制钝体分离和流动干扰现象,这些方法能够显著降低起落架噪声.文末还对起落架噪声的未来研究进行了展望.%Landing gear is one of the most important aeroacoustic noise sources during modern large aircrafts takeoff and landing.This paper some research achievements and latest developments made through wind tunnel experiments, flyover experiments and numerical simulations in the aeroacoustic investigation field of landing gear in the last decades.This paper a brief overview of four aspects including the noise generation mechanisms,the noise reduction techniques,the similarity rule of wind tunnel aeroacoustic experiments and the prediction methods for landing https://www.360docs.net/doc/d319155070.html,nding gear broadband noise can be generally categorized into two parts is the flow separation induced noise and the other is the interaction noise between upstream and downstream components.Moreover,the resonant phenomenon appeared in some cavity configurations can also generate tonal noise.Some active and passive noise reduction methods such as fairing and plasma actuators
航空科学与工程学院
: 北京航空航天大学 :本科教学工作水平评估 航空科学与工程学院 评估资料 1.2.1院系教学指导委员会组织机构，近三年工作计划、会议记录和工作总结 本科教学指导委员会名单 (1) 教学实验条件建设工作领导小组名单 (2) 2003年本科教学工作总结 (3) 2004年本科教学工作总结 (7) 2005年本科教学工作总结 (11)
航空科学与工程学院 本科教学指导委员会名单 组长：林贵平 副组长：杨超杨嘉陵 成员：黄俊张华吴大方张曙光张兴娟 顾问：单辉祖 秘书：王玲英 航空科学与工程学院 2004/5/6
航空科学与工程学院 教学实验条件建设工作领导小组名单 组长：林贵平 副组长：邱志平 成员：黄俊张华吴大方张曙光张兴娟 秘书：王玲英 航空科学与工程学院 2004/5/6
航空科学与工程学院 2003年本科教学工作总结 一、2003本科教学主要工作 1教学计划的制定工作 经过几年的运行，2000版计划暴露出一些问题。为了适应人才培养的要求，在教务处的领导下，对我院三个专业的培养计划进行了重新修订。经过充分讨论 和反复协商，形成了新的培养计划体系。培养计划分为基准部分和拓展部分，以满足多样性人才培养的要求。为了强调我校工程力学专业的航空航天特色，工程力学专业与飞行器设计与工程专业的专业基础课程设置一致，为学生自主选择专业、实现学科交叉，培养复合性人才奠定基础。在专业基础课程的设置方面，强调飞行器设计的核心课程，既有空气动力学、结构强度，也有飞行力学方面的课程，使学生能够对飞机设计的各个方面有基本了解，能够适应未来飞机设计各专 业的要求。提供了大量的专业选修课，增加了培养计划的灵活性。 2•各级精品课程的申请 作为提高教学质量的一个重要措施，今年，学校、北京市、国家教育部都启动了精品课程建设计划，能否进入精品课程建设规划是直接关系我院课程教学质量和建设经费的一件大事。我院分别推荐“材料力学”、“飞行力学”申请北京市和教育部精品课程，最终材料力学被评为北京市精品课程。在校极精品课程的申请，我院共有10门课程申报，经过初步筛选后，有8门进入后期评审。 3 •教学条件建设项目的申报 组织申报校教学条件建设项目三项，目前，已有两个项目获得批准，进入实施阶段。组织飞行器设计与工程、飞行器环境与生命保障工程两个国防重点建设专业建设经费得到申请。 4•校、院两级优秀主讲教师的评选 动员和组织校院两级优秀主讲教师的评选工作，有六位教师参加了校优秀主讲教师的评选，邢誉峰教授荣获校优秀主讲教师称号。另外，评选院优秀主讲教师2名。 这项工作要常抓不懈，力争使有更多的教师能成为校、院优秀主讲教师，从而带动我
空气动力学课后答案(北航)
钱 第一章 1.1解：）（k s m 84.259m k R 2 2328315 •=== - 气瓶中氧气的重量为 1.2解：建立坐标系 根据两圆盘之间的液体速度分布量呈线性分布 则离圆盘中心r,距底面为h 处的速度为 当n=0时 u=0推出0u 0= 当n=h 时 u=wr 推出h wr k = 则摩擦应力τ为 上圆盘半径为r 处的微元对中心的转矩为 则⎰ ⎰ = =T 2D 0 3 3 20 32 D u drd h r u ωπθωπ 1.4解：在高为10000米处 ⨯10000=288.15-65=223.15 压强为 ⎪⎭ ⎫ ⎝⎛=Ta T Pa P 5.2588 密度为2588 .5Ta T a ⎪ ⎭ ⎫ ⎝⎛=ρρ 1-7解:2M KG 24.464RT P RT p == ∴=ρρ 空气的质量为kg 98.662v m ==ρ 第二章 2-2解流线的微分方程为 y x v dy v dx =
将v x 和v y 的表达式代入得 ydy x dx y x 2dy x y 2dx 2 2==， 将上式积分得y 2-x 2=c,将〔1,7点代入得c=7 因此过点〔1,7的流线方程为y 2-x 2=48 2-3解:将y 2+2xy=常数两边微分 2ydy+2xdx+2ydx=0 整理得ydx+〔x+ydy=0 〔1 将曲线的微分方程y x V dy V dy = 代入上式得 yVx+〔x+yV y =0 由22y 2xy 2x V ++=得 V x 2+V y 2=x 2+2xy+y 2 〔〔2 由〔1〔2得()y v y x v y x =+±=， 2-5解:直角坐标系与柱坐标系的转换关系如图所示 速度之间的转换关系为{ θ θθθ θθcos v sin v v sin v cos v v r y r x +=-= 由θθθ θθθcos r 1 y v sin y r sin r 1x v cos x r rsin y rcos x =∂∂=∂∂⎪⎩⎪⎨ ⎧-=∂∂=∂∂⇒⎭⎬⎫== 2-6解：〔1siny x 3x V 2x -=∂∂siny x 3y V 2 y =∂∂0y V x V y x =∂∂+∂∂ ∴此流动满足质量守恒定律 〔2siny x 3x V 2x =∂∂siny x 3y V 2y =∂∂0siny x 6y V x V 2y x ≠=∂∂+∂∂ ∴此流动不满足质量守恒定律
空气动力学课后答案(北航)
钱 第一章 1.1解：）（k s m 84.259m k R 2 2328315 •=== - RT p ρ= 36 m kg 63.506303 2.5984105RT P =⨯⨯== ρ 气瓶中氧气的重量为 354.938.915.0506.63G =⨯⨯==vg ρ 1.2解：建立坐标系 根据两圆盘之间的液体速度分布量呈线性分布 则离圆盘中心r ，距底面为h 处的速度为 0u kn u += 当n=0时 u=0推出0u 0= 当n=h 时 u=wr 推出h wr k = 则摩擦应力τ为 h wr u dn du u ==τ 上圆盘半径为r 处的微元对中心的转矩为 θθτdrd h wr u r rdrd h wr u r dA d 3 =⋅=⋅=T 则⎰ ⎰ = =T 2D 0 3 3 20 32 D u drd h r u ωπθωπ 1.4解：在高为10000米处 T=288.15-0.0065⨯10000=288.15-65=223.15 压强为 ⎪⎭ ⎫ ⎝⎛=T a T Pa P 5.2588 M KN 43.26Ta T pa p 2588 .5=⎪ ⎭ ⎫ ⎝⎛=
密度为2588 .5T a T a ⎪ ⎭ ⎫ ⎝⎛=ρρ m kg 4127.0Ta T a 2588 .5=⎪ ⎭⎫ ⎝⎛=∴ρρ 1-7解:2M KG 24.464RT P RT p == ∴=ρρ 空气的质量为kg 98.662v m ==ρ 第二章 2-2解流线的微分方程为 y x v dy v dx = 将v x 和v y 的表达式代入得 ydy xdx y x 2dy xy 2dx 22==， 将上式积分得y 2-x 2=c ，将（1，7）点代入得c=7 因此过点（1，7）的流线方程为y 2-x 2=48 2-3解:将y 2+2xy=常数两边微分 2ydy+2xdx+2ydx=0 整理得ydx+（x+y ）dy=0 （1） 将曲线的微分方程y x V dy V dy =代入上式得 yVx+（x+y ）V y =0 由22y 2xy 2x V ++=得 V x 2+V y 2=x 2+2xy+y 2 （（2） 由（1）（2）得()y v y x v y x =+±=， 2-5解:直角坐标系与柱坐标系的转换关系如图所示 速度之间的转换关系为{ θ θθθ θθcos v sin v v sin v cos v v r y r x +=-= 由θθθ θθθcos r 1 y v sin y r sin r 1x v cos x r rsin y rcos x =∂∂=∂∂⎪⎩⎪⎨⎧-=∂∂=∂∂⇒⎭⎬⎫==