background image

Aerodynamics – exam 20-06-2014 

 
Basic part 

 

1. Formulate  the  Kutta-Joukovsky  condition.  Explain  the  meaning  of  this 

condition,  in  particular  by  drawing  the  streamlines  pattern  of  flow  past  an 
airfoil.  Mark  the  location  of  points  of  the  maximal  pressure  and  provide  the 
value  of  this  maximum  (free-stream  velocity,  density  and  pressure  are, 
respectively, 

,

,

V

const p

). Write the Kutta-Joukovsky formula for the 

lift force  and transform  it  to the  formula for the lift  force  coefficient C

L 

(the 

airfoil chord length is equal c). 

2. Define  the  pressure  center  and  the  aerodynamic  center.  How    –  within  the 

framework  of    the  thin  airfoil  theory  –  does  the  airfoil  camber  affect  the 
location of these points along the airfoil’s chord. 

3. Make a careful plot of the velocity profiles and the streamline pattern of the 

laminar  boundary  layer  flow  near  its  separation  point.  Define  the 
displacement and momentum thickness. Write the von Karman equation at the 
point of separation.  

4. Draw a typical shape of the lift/drag polar plot for a laminar airfoil. Mark the 

points  of  maximal  lift  and  maximal  aerodynamic  efficiency.  Assuming  that 
for  some  airfoil  C

D

 = 0.06  at  C

L

=0.4,    evaluate  –  using  the  results  from  the 

lifting-line  theory  –  the  drag  coefficient  of  an  elliptic  wing  with  the  aspect 
ratio equal 10. 
 

5. Define  an  isentropic  process.  Provide  the  relation  between  pressure  and 

density in the isentropic process. 

6. In  the  density/pressure  plane,  draw  the  plot  of  the  thermodynamic  process 

corresponding  to  a  shock  wave.  Can  an  expansion  (rarefaction)  shock  wave 
appear in real flows? Explain your answer. 

7. Make  a  careful  plot  of  velocity  and  temperature  profiles  in  the  laminar 

compressible boundary layer at the thermally isolated wall. 

8. Make  a  careful  and  precise  plot  of  a  supersonic  flow  past  a  flat  plate  at 

nonzero angle of incidence. 

 

Time:  all problems – 70 minutes, just problems  5

th

 to 8

th

  – 30 minutes.