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第1章 绪论 1

1.1 空气与气体动力学的任务、重要性与发展 1

1.2 流体和连续介质假设 4

1.3 流动的类型 14

1.4 流体静力学 17

1.5 流体中运动物体所受的力和力矩 20

1.6 压力中心 21

1.7 小结 22

习题 23

参考文献 23

第2章 流体力学的基本原理与基本方程 25

2.1 引言 25

2.2 标量场、矢量场及其运算 26

2.3 流体流动的描述方法 33

2.4 连续方程 35

2.5 动量方程 37

2.6 能量方程 38

2.7 流体的流线、流管、迹线 38

2.8 流体运动的加速度、变形、散度和旋度 39

2.9 无旋流、速度势 43

2.10 流函数 44

2.11 环量 45

2.12 涡线、涡面、涡管、毕奥-沙瓦定理 46

2.13 汤姆森定理 48

2.14 亥姆霍兹定理 49

2.15 动量定理 51

2.16 小结 52

习题 52

参考文献 53

第3章 无黏、不可压缩流动基础 54

3.1 引言 54

3.2 伯努利方程及其应用 56

3.3 无旋、不可压缩流动控制方程及其边界条件 64

3.4 流动的叠加 67

3.5 均匀流中的源 68

3.6 偶极子 74

3.7 绕圆柱无升力流动 76

3.8 旋涡流 80

3.9 绕圆柱有升力流动 82

3.10 库塔-儒可夫斯基定理 87

3.11 绕任意物体的无升力流动 88

3.12 复变函数在平面势流中的应用 92

3.13 小结 95

习题 98

参考文献 99

第4章 绕翼型不可压缩流动 100

4.1 引言 100

4.2 翼型的几何描述 101

4.3 翼型的气动特性 102

4.4 低速翼型绕流解的面涡理论 104

4.5 库塔条件 108

4.6 薄翼理论及无弯度薄翼绕流气动特性 111

4.7 有弯度薄翼绕流气动特性 117

4.8 任意形状翼型绕流的涡面元数值方法 121

4.9 小结 125

习题 127

参考文献 127

第5章 绕有限翼展机翼不可压缩流动 128

5.1 引言 128

5.2 下洗和诱导阻力的概念 129

5.3 线涡及其诱导速度 132

5.4 经典升力线理论 134

5.5 小结 151

习题 152

参考文献 153

第6章 可压缩流动基础知识 154

6.1 引言 154

6.2 热力学基础知识 156

6.3 无黏、可压缩流动的控制方程 162

6.4 声速 163

6.5 滞止参数的定义 166

6.6 超声速流动的特征——激波 168

6.7 小结 169

习题 171

参考文献 171

第7章 正激波 172

7.1 引言 172

7.2 正激波的基本关系式 173

7.3 能量方程的特殊形式、滞止参数、临界参数 175

7.4 流体压缩性的影响 179

7.5 正激波状态参数的计算 181

7.6 可压缩流动中速度的测量 186

7.7 小结 189

习题 190

第8章 斜激波与膨胀波 192

8.1 引言 192

8.2 小扰动影响区的划分——马赫锥 193

8.3 斜激波关系式 195

8.4 楔形体和圆锥体的超声速流动 205

8.5 激波干扰与反射 208

8.6 钝头体前的脱体激波 212

8.7 普朗特-迈耶膨胀波 213

8.8 激波-膨胀波理论对超声速翼型的应用 217

8.9 小结 220

习题 221

参考文献 222

第9章 通过喷管、扩压器和风洞的可压缩流动 223

9.1 引言 223

9.2 准一维流动的控制方程 225

9.3 喷管流动 230

9.4 扩压器中的流动 239

9.5 超声速风洞中的流动及边界干扰 241

9.6 小结 246

习题 247

参考文献 248

第10章 绕翼型的可压缩流动 249

10.1 引言 249

10.2 速度势方程 249

10.3 线化的速度势方程 251

10.4 普朗特-格劳尔特压缩性修正 253

10.5 临界马赫数 256

10.6 阻力发散马赫数、音障 257

10.7 超临界翼型 258

10.8 超声速流中的翼型 260

10.9 薄翼型超声速气动特性的线化理论 264

10.10 小结 271

习题 272

参考文献 272

第11章 可压缩流动中的面积律和相似律 273

11.1 引言 273

11.2 可压缩流动中的机翼和机身 273

11.3 后掠角的影响 277

11.4 翼身组合体的跨声速面积律 279

11.5 小结 281

习题 281

参考文献 281

第12章 细长旋成体理论 282

12.1 引言 282

12.2 旋成体的几何参数及绕流示意图 283

12.3 柱坐标系下的线化速度势方程 286

12.4 轴对称流中细长旋成体的压力分布 290

12.5 小迎角绕流时细长旋成体的压力分布 298

12.6 细长旋成体的气动特性 302

12.7 大迎角绕流时，旋成体横流理论及N-S方程数值模拟 306

12.8 小结 310

习题 312

参考文献 314

第13章 高超声速流动基础 315

13.1 引言 315

13.2 高超声速流动的空气动力学特点 316

13.3 高超声速流动的近似方法及气动特性计算 319

13.4 高超声速飞行器的气动加热和热防护 330

13.5 小结 331

习题 331

参考文献 332

第14章 黏性流体力学基础 333

14.1 引言 333

14.2 层流与湍流 334

14.3 黏流绕流的流动现象 338

14.4 绕流物体的阻力 342

14.5 流体运动与变形 344

14.6 流体表面应力张量 349

14.7 牛顿流体的应力与应变变化率之间的关系 351

14.8 黏性流体动力学基本方程 354

14.9 小结 363

习题 366

参考文献 368

第15章 不可压缩流动中的管道层流与层流边界层 369

15.1 引言 369

15.2 定常、不可压缩黏性流动的相似参数——雷诺数 370

15.3 管道中的层流 372

15.4 不可压缩层流边界层方程 374

15.5 沿平板的层流边界层 380

15.6 沿二维曲面的层流边界层 385

15.7 边界层微分方程的近似解法——动量积分关系式方法 390

15.8 小结 402

习题 404

参考文献 404

第16章 可压缩流动中的层流边界层 406

16.1 引言 406

16.2 边界层中的能量守恒 407

16.3 边界层中的旋度和熵梯度 409

16.4 可压缩边界层的相似性 409

16.5 普朗特数为1时的能量方程解 410

16.6 温度恢复因子 413

16.7 由热传输引起的表面摩擦 416

16.8 速度型、温度型和表面摩擦 418

16.9 小结 420

习题 420

参考文献 421

第17章 流动稳定性和转捩 422

17.1 引言 422

17.2 雷诺实验 422

17.3 流动稳定性的一般理论 424

17.4 边界层转捩及影响转捩的因素 429

17.5 自然层流和层流控制 433

17.6 小结 434

习题 434

参考文献 434

第18章 湍流 435

18.1 引言 435

18.2 湍流的流场特性 437

18.3 湍流的连续方程和雷诺方程 441

18.4 湍流模型 445

18.5 湍流边界层方程 450

18.6 管道中完全发展的湍流流动 453

18.7 湍流平板边界层 459

18.8 压缩性对摩擦阻力的影响 464

18.9 雷诺比拟——边界层中的热传输和温度恢复系数 465

18.10 自由剪切湍流流动 468

18.11 湍流分离 471

18.12 切变湍流的拟序结构 472

18.13 湍流减阻 476

18.14 小结 478

习题 480

参考文献 480

第19章 翼型设计、旋涡空气动力学基础及应用、非定常升力 482

19.1 引言 482

19.2 翼型的种类与气动特性 484

19.3 翼型设计 490

19.4 旋涡空气动力学基础 495

19.5 旋涡空气动力的应用 505

19.6 非定常升力 512

19.7 非定常旋涡流动的主动控制 519

19.8 小结 528

习题 530

参考文献 530

第20章 量纲分析、相似理论与空气动力实验 533

20.1 引言 533

20.2 量纲分析 533

20.3 相似理论 538

20.4 空气动力实验 544

20.5 小结 546

习题 547

参考文献 548

附录 549

附录A 等熵流特性 549

附录B 正激波特性 556

附录C 普朗特-迈耶函数和马赫角 562

附录D 场论初步 565

附录E 笛卡儿张量初步 570