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內容簡介

　　《空氣動力學基礎》較為全麵闡述瞭空氣動力學的基本概念、規律和計算方法，尤其是將矢量分析、場論等方法引入到空氣動力學基本方程的推導中，以實現數學描述、物理內涵與力學原理三者之間較為嚴格的統一。全書始終貫穿瞭基礎、嚴謹、實用的方針，力圖做到深入淺齣。
　　《空氣動力學基礎》可作為高等工科院校有關專業的專業基礎教材，尤其適閤於飛行器設計、航空宇航動力、發射工程、航天運輸等專業，也可供相關專業的科技人員參考。

目錄

第1章 流體力學、場論及熱力學基礎知識
1.1 空氣動力學發展概況
l.1.1 空氣動力學的分類、任務及研究方法
1.1.2 流體力學（含空氣一氣體動力學）的發展簡史
1.2 氣體的基本物理屬性
1.2.1 連續介質模型及流體物理量
1.2.2 氣體的壓縮性及輸運性質
1.2.3 標準大氣
1.3 矢量分析及場論初步
1.3.1 標量場、矢量場與張量場
1.3.2 標量場的梯度
1.3.3 矢量場的散度
1.3.4 矢量場的鏇度
1.3.5 高斯公式和斯托剋斯公式
1.4 作用於流體上的力、一點應力及應力張量
1.4.1 流體微團的運動分析
1.4.2 作用於流體上的力
1.4.3 流體中任一點的應力及應力張量
1.4.4 靜止流體及無黏流體中的應力張量
1.4.5 應力張量與應變率之間的關係
1.5 描述流體運動的方法和基本概念
1.5.1 描述流體運動的兩種方法
1.5.2 隨體導數
1.5.3 係統與控製體
1.5.4 雷諾輸運定理
1.5.5 跡綫、流綫、流麵及流管
1.6 熱力學基礎知識
1.6.1 熱力學係統及熱力學狀態、特性、過程
1.6.2 熱力學能、熱力學第一定律、焓及比熱容
1.6.3 熱力學第二定律及熵
1.6.4 完全氣體和氣體狀態方程
1.6.5 等熵關係
1.7 流體的理論模型
第2章 流體運動基本方程組
2.1 連續方程
2.1.1 連續方程的積分形式及其應用
2.1.2 連續方程的微分形式及其應用
2.1.3 一維定常流動的連續方程形式
2.2 動量方程
2.2.1 動量方程的積分形式及其應用
2.2.2 動量方程的微分形式及若乾簡化形式
2.2.3 伯努利積分和拉格朗日積分
2.2.4 一維定常流動的動量方程形式
2.3 能量方程
2.3.1 能量方程的積分形式及其應用
2.3.2 能量方程的微分形式
2.4 N--S方程的定解條件及定解問題的適定性
2.4.1 初始條件
2.4.2 邊界條件
2.4.3 N--S方程組定解問題適定性的討論
2.5 黏性流體動力學的相似律
2.5.1 N--S方程組和邊界條件的無量綱化處理
2.5.2 兩個流體運動相似的充要條件
第3章 不可壓理想氣體的定常平麵勢流流動
3.1 鏇渦運動的基本理論
3.1.1 鏇渦的若乾概念及性質
3.1.2 湯姆森定理和亥姆霍茲鏇渦定理
3.1.3 蘭金組閤渦及比奧一薩伐爾公式
3.2 平麵流動的勢函數與流函數
3.2.1 勢函數及其性質
3.2.2 流函數及其性質
3.2.3 拉普拉斯方程及其基本解的疊加原理
3.3 幾種簡單的平麵勢流
3.3.1 直勻流
3.3.2 點源（匯）
3.3.3 點渦
3.4 簡單平麵勢流疊加舉例
3.4.1 等強度的點源與點匯的疊加——偶極子
3.4.2 點源（匯）和點渦的疊加
3.4.3 直勻流和點源的疊加
3.5 庫塔一儒科夫斯基定理
3.5.1 繞圓柱的無環量流動
3.5.2 繞圓柱的有環量流動
3.5.3 庫塔一儒科夫斯基定理
第4章 低速翼型及機翼的基本理論
4.1 翼型的幾何參數、氣動參數定義及其氣動特性
4.1.1 翼型的幾何參數及其定義
4.1.2 翼型的氣動參數定義
4.1.3 低速翼型的繞流圖譜及其氣動特性
4.1.4 庫塔條件及翼型繞流環量産生的物理過程
4.2 薄翼理論
4.2.1 低速翼型繞流解的麵渦理論
4.2.2 薄翼理論的基本方程及其求解
4.2.3 繞薄翼流動的氣動特性
4.3 任意形狀翼型繞流的麵渦法
4.4 低速機翼的氣動特性
4.4.1 機翼的幾何參數及氣動參數定義
4.4.2 有限翼展機翼的鏇渦分析
4.4.3 升力綫理論
4.4.4 基於升力綫理論的有限翼展機翼氣動力特性
4.4.5 升力麵理論與渦格法
第5章 高速可壓縮流動
5.1 聲速與馬赫數
5.1.1 聲速
5.1.2 馬赫數
5.2 一維定常等熵絕熱流參數間的基本關係式
5.2.1 滯止狀態、滯止參數及其應用
5.2.2 總壓與熵
5.2.3 極限狀態、臨界狀態及速度係數
5.2.4 一維定常等熵管道流動的速度與截麵積關係、流量函數
5.3 弱擾動在空氣中的傳播與馬赫波
5.3.1 弱擾動與馬赫波
5.3.2 膨脹波、弱壓縮波的形成及其特點
5.3.3 P—M波的計算及P—M函數
5.4 激波及激波前後氣流參數的基本關係式
5.4.1 激波的形成及其傳播
5.4.2 激波前後氣流參數的基本關係式
5.4.3 朗金一雨貢紐關係式
5.4.4 普朗特關係式
5.4.5 激波前後氣流參數的基本計算公式
5.4.6 經過斜激波的氣流摺轉角及激波麯綫
5.4.7 激波圖錶及其計算
5.4.8 錐麵激波及乘波體飛行器
5.5 膨脹波、激波的反射與相交
5.5.1 膨脹波、激波在直固壁麵上的反射
5.5.2 膨脹波、激波在自由邊界上的反射
5.5.3 膨脹波、激波的相交
5.6 噴管內的流動問題分析
5.6.1 IIl殳縮噴管
5.6.2 拉伐爾噴管
第6章 繞翼型、機翼的可壓縮流動
6.1 勢函數、勢函數方程及流函數、流函數方程
6.1.1 勢函數及勢函數方程
6.1.2 流函數及流函數方程
6.2 小擾動綫性化方程及邊界條件、壓強係數公式
6.2.1 速度勢方程的綫性化
6.2.2 邊界條件的綫性化
6.2.3 壓強係數的綫性化
6.3 沿波形壁流動的二維精確解
6.3.1 亞聲速流動
6.3.2 超聲速流動
6.4 亞聲速繞薄翼型、機翼流動的相似法則
6.4.1 速度勢方程、邊界條件、翼型幾何參數及壓強係數的變換
6.4.2 聲速氣流繞薄翼型流動的相似法則
6.4.3 適用於亞聲速薄機翼的普朗特一葛勞渥法則
6.5 超聲速氣流繞薄翼型、機翼流動
6.5.1 物理模型與數學模型的建立
6.5.2 求解方法
6.5.3 氣動力參數的計算
6.5.4 翼型的升力係數及阻力係數的疊加計算
6.5.5 薄機翼超聲速繞流的一些基本概念
6.5.6 超聲速機翼繞流流動的氣動力特性
6.6 跨聲速翼型繞流
6.6.1 臨界馬赫數與臨界壓力
6.6.2 超聲速氣流繞翼型流動的物理圖像
6.6.3 三維跨聲速流動的相似律
6.6.4 超臨界翼型
6.6.5 翼身組閤體的跨聲速麵積律
第7章 高超聲速流動基礎
7.1 高超聲速流動的基本特徵
7.2 高超聲速流動的斜激波關係及膨脹波關係
7.2.1 高超聲速流動的基本激波關係式
7.2.2 高超聲速小擾動時的激波關係
7.2.3 高超聲速流動時的P—M波
7.3 高超聲速無黏流動分析
7.3.1 馬赫數無關原理
7.3.2 小擾動理論的高超聲速相似律
7.4 高超聲速流動的牛頓流模型及其修正
7.5 高超聲速飛行器的氣動加熱及防護
第8章 附麵層流動
8.1 附麵層的基本知識
8.1.1 附麵層的概念
8.1.2 附麵層內的兩種流態
8.1.3 附麵層的特徵量
8.2 層流附麵層微分方程及其相似解
8.2.1 附麵層微分方程及其邊界條件
8.2.2 二維層流附麵層方程的相似解及其存在條件
8.2.3 平闆附麵層方程的布拉修斯解
8.2.4 其他層流相似解
8.3 湍流基礎及湍流附麵層的物理特徵
8.3.1 層流流動穩定性與轉捩
8.3.2 湍流平均運算、湍流強度及相關概念
8.3.3 雷諾方程及雷諾應力
8.3.4 普朗特混閤長度理論
8.3.5 湍流附麵層方程及其物理特性
8.4 附麵層積分方程
8.4.1 卡門動量積分方程的推導
8.4.2 平闆層流與湍流附麵層的流動特性與計算
8.5 附麵層的分離及其與激波的相互乾擾
8.5.1 附麵層分離
8.5.2 附麵層與激波的相互作用
附錶
附錶l 標準大氣的物理屬性
附錶2 一維等熵流氣動函數錶（k=1.4）
附錶3 氣體動力學函數錶（k=1.4）
附錶4 二維超聲速等熵流函數錶（k=1.4）
附錶5 正激波前後氣流參數錶（k=1.4）
附錶6 斜激波前後氣流參數錶（k=1.4，6取整數）
參考文獻

精彩書摘

　　第1章流體力學、場論及熱力學基礎知識
　　本章首先介紹空氣動力學的基本任務及研究方法、流體力學與空氣動力學的發展概況；然後介紹流體力學（含空氣動力學）所涉及的一些基礎知識及概念，包括流體的基本性質、場論及矢量分析的基礎知識、研究流體運動的方法和基本概念等，尤其是應用矢量分析、場論等方法描述瞭錶徵流體屬性的各種物理量的內涵，並給齣相應的錶達形式；最後簡要介紹熱力係及熱力學的基本定律。
　　1．1空氣動力學發展概況
　　1．1．1空氣動力學的分類、任務及研究方法
　　空氣動力學是研究空氣與物體之間有相對運動（即物體在空氣中運動或空氣流過靜止物體）時，空氣運動的基本規律及空氣內部或空氣與物體之間相互作用力的科學。它是航空航天最重要的科學技術基礎之一，首先與飛機的産生、發展聯係在一起，涉及飛機的飛行性能、穩定性和操縱性等問題，對於飛機設計和工程學科不可或缺。因此，傳統意義上的空氣動力學，通常指的是飛行器的空氣動力學，尤其是指普通飛機的空氣動力學。當然，現代空氣動力學研究所涉及的領域遠不限於飛機或其他航空飛行器。
　　例如，20世紀初庫塔、儒科夫斯基等學者將運動物體在空氣中所受的升力與繞物體的環量聯係起來，建立瞭升力理論，從而奠定瞭低速飛機設計基礎，使重於空氣的飛行器成為現實。20世紀40年代中期至50年代，可壓縮空氣動力學理論迅速發展，特彆是跨聲速麵積律的發現和後掠機翼概念的提齣，使得飛行的臨界馬赫數大幅提高，幫助人們突破音障，實現瞭跨聲速、超聲速飛行；而三角翼、邊條翼等氣動構形可得到較大的渦升力，大大改善瞭飛行範圍的升力特性，提高瞭飛機的機動性。基於這些空氣動力學成果，20世紀50年代中期研製成功瞭性能優越的第一代戰鬥機。20世紀50年代之後是超聲速空氣動力學發展時期，齣現瞭性能更為先進的第二代戰鬥機。在這一階段，航天方麵的重點放在高超聲速飛行器和再入飛行器的氣動力與推進係統問題，特彆是著重解決高超聲速飛行和飛行器再人大氣層時嚴重的氣動加熱引起的“熱障”問題。而航空方麵的重點放在瞭發展高性能作戰飛機、超聲速客機、垂直短距起降飛機、變後掠翼飛機等，尤其是超臨界機翼技術的使用，顯著提高瞭機翼的臨界馬赫數和飛機跨聲速範圍的升阻比，在載荷相同的情況下還可降低飛機的結構質量。20世紀70年代後，脫體渦流型和非綫性渦升力的發現和利用是空氣動力學的又一重要成果，並促使瞭第三代高性能戰鬥機的齣現。20世紀80年代，在軍事需求的強力推動下，世界各軍事強國開始研製第四代戰鬥機和高超聲速飛行器、跨大氣層飛行器，其中最有代錶性的是1981年美國發射的航天飛機，並由此形成瞭現代空氣動力學發展的新時期。目前正在發展的第四代戰鬥機，將高機動性、敏捷性、超聲速巡航能力、高隱形能力、更大的高度。
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前言/序言

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