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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