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绪论1

0.1 空气动力学的研究对象、范围及其分类1

0.2 空气动力学的研究方法2

第1章 流体属性与流体静力学3

1.1 连续介质的概念：介质内部一点处的密度3

1.2 流体内部一点处的压强5

1.3 完全气体的状态方程6

1.4 气体的弹性和流动性7

1.5 流体的粘性7

1.6 作用在流体微团上的力——表面力和彻体力10

1.7 流体的静平衡方程——欧拉静平衡方程12

1.8 标准大气17

习题22

第2章 流体运动学和动力学基础23

2.1 流场及其描述方法23

2.1.1 欧拉法23

2.1.2 欧拉法的加速度表达式24

2.1.3 流线与流型26

2.2 流体微团的运动分析28

2.2.1 平面流动的微团的运动分析28

2.2.2 三维流动的微团的运动分析30

2.2.3 散度31

2.2.4 旋度和位函数32

2.3 质量方程34

2.3.1 微分形式的质量方程（又名连续方程）34

2.3.2 积分形式的质量方程36

2.4 欧拉运动方程及N-S方程36

2.4.1 欧拉方程的推导37

2.4.2 欧拉方程的积分39

2.4.3 积分形式的动量方程43

2.5 环量与涡45

2.5.1 环量与涡的关系45

2.5.2 涡线与涡管48

2.5.3 关于涡的定理50

习题50

第3章 低速平面位流53

3.1 平面不可压位流的基本方程，流函数53

3.2 几种简单的二维位流57

3.2.1 直匀流57

3.2.2 点源57

3.2.3 偶极子59

3.2.4 点涡61

3.3 一些简单的叠加举例63

3.3.1 直匀流加点源63

3.3.2 直匀流加偶极子65

3.3.3 直匀流加偶极子加点涡67

3.4 二维对称物体绕流的数值解69

习题72

第4章 边界层流动74

4.1 边界层概念的提出74

4.2 平面不可压层流边界层微分方程76

4.2.1 边界层流动图画76

4.2.2 二维平板的边界层微分方程式77

4.2.3 二维微弯曲面的边界层方程式81

4.2.4 定常层流边界层问题解法概述81

4.3 平板边界层的解83

4.3.1 布拉休斯（Blasius）解83

4.3.2 卡门动量积分关系解88

4.4 可压流边界层94

4.4.1 温度边界层及气动热94

4.4.2 高速、高温对边界层的影响97

4.4.3 可压层流边界层的两个特解104

4.4.4 可压紊流边界层的两个特解106

习题107

第5章 低速翼型109

5.1 翼型的几何参数109

5.1.1 美国NACA 四位数字翼族110

5.1.2 NACA 五位数字翼族111

5.1.3 层流翼型112

5.2 翼型的低速绕流图画113

5.3 翼型的气动特性116

5.4 薄翼型理论120

5.5 实用薄翼型的气动特性公式123

5.6 翼型的失速：后缘分离与前缘分离129

习题132

第6章 低速机翼及其气动特性135

6.1 引言135

6.2 有限翼展机翼的涡系137

6.3 直机翼137

6.3.1 尾涡与下洗138

6.3.2 展向环量分布为椭圆规律140

6.3.3 展向环量分布为一般情况下的计算方法145

6.3.4 机翼的升力148

6.3.5 涡所诱导的阻力148

6.4 面元法150

6.5 涡格法（VLM）153

6.5.1 一个马蹄涡所诱导的速度155

6.5.2 边界条件的应用159

6.5.3 平面机翼的诸关系式160

6.6 三角翼169

6.7 前缘延伸（边条机翼）175

6.8 机身在大迎角下的非对称载荷178

习题179

第7章 高速可压流动基础182

7.1 热力学基础知识182

7.1.1 热力学的物系182

7.1.2 热力学第一定律：内能和焓182

7.1.3 热力学第二定律：熵184

7.1.4 气体的状态方程，完全气体和真实气体185

7.2 声速和马赫数187

7.2.1 现象187

7.2.2 微弱扰动传播过程与传播速度——声速188

7.2.3 声速公式190

7.2.4 马赫数192

7.3 高速一维定常流193

7.3.1 一维定常绝热流的能量方程193

7.3.2 一维定常绝热流参数间的基本关系式194

7.4 微弱扰动的传播区，马赫锥200

7.5 膨胀波202

7.5.1 关于微弱扰动传播区的回顾202

7.5.2 壁面外折dδ203

7.5.3 外折δ204

7.5.4 诸参数的变化趋势205

7.5.5 膨胀波的反射和相交205

7.5.6 超声速流绕外钝角膨胀的计算209

7.5.7 特征线法215

7.5.8 平面无旋流的特征线法221

7.6 激波226

7.6.1 正激波226

7.6.2 斜激波237

7.6.3 激波的反射与相交247

7.6.4 圆锥激波253

7.6.5 收敛－扩张喷管在非设计状态下的工作257

7.7 可压流边界层260

7.7.1 可压流中的平板摩阻系数261

7.7.2 壁面热流密度qw的计算263

7.8 激波与边界层的相互干扰264

7.8.1 边界层的影响264

7.8.2 发动机喷管内的边界层分离与第五种工作情况267

习题268

第8章 亚、跨声速流中的翼型与机翼271

8.1 亚声速翼型与机翼的气动特性271

8.1.1 基本方程271

8.1.2 理想流体的可压流的解法概述272

8.1.3 小扰动线化理论273

8.1.4 亚声速流的小扰动解276

8.2 跨声速翼型与机翼的气动特性284

8.2.1 引言284

8.2.2 跨声速流动图画及基本方程285

8.2.3 临界马赫数291

8.2.4 小扰动平面位流基本方程及薄翼型的跨声速相仿律295

8.3 跨声速气动设计问题——假想气体法304

8.3.1 基本方程305

8.3.2 引入函数g（Ma2）306

8.3.3 改写基本方程306

8.3.4 结果308

8.4 跨声速流中的当量律与面积律310

习题311

第9章 超声速翼型的气动特性314

9.1 引言314

9.2 线化理论315

9.2.1 升力316

9.2.2 阻力317

9.2.3 俯仰力矩319

9.3 布泽曼理论321

9.4 激波－膨胀波法324

习题328

第10章 超声速机翼的气动特性330

10.1 引言330

10.2 超声速机翼的绕流图画330

10.3 基本方程及边界条件331

10.3.1 基本方程331

10.3.2 边界条件332

10.3.3 叠加原理332

10.4 求解方法333

10.4.1 锥型流法334

10.4.2 奇点分布法343

10.5 超声速飞机的一些设计问题351

10.6 气动干扰353

10.6.1 综述353

10.6.2 近似分析355

10.7 超声速流中全机外形的气动分析简介358

习题360

第11章 高超声速流362

11.1 引言362

11.2 高超声速绕流流谱363

11.3 牛顿理论366

11.4 高超声速机翼的升阻力369

11.4.1 升阻力的计算369

11.4.2 精度问题374

11.5 高超声速激波关系式376

11.6 与Ma数无关原理379

11.7 高超声速流与计算流体动力学381

11.8 小结384

习题384

第12章 计算流体动力学（CFD）386

12.1 概述：数值求解386

12.2 运动方程的离散化387

12.3 计算网格与计算平面390

12.4 MacCormack方法392

12.4.1 预估步393

12.4.2 修正步394

12.5 时间相关法：超声速钝头体的应用394

12.5.1 预估步397

12.5.2 修正步397

12.6 小结400

附表401

附表1 常见流体的密度和重度401

附表2 空气和水的属性401

附表3 标准大气的属性402

附表4 亚声速流动（γ＝1.4）的流动参数与Ma数的关系403

附表5 超声速流动（γ＝1.4）的流动参数与Ma数的关系407

附表6 普朗特－迈耶尔膨胀流动（γ＝1.4）418

附表7 激波流动的参数（γ＝1.4）422