目錄
前言
第1章流體性質(zhì)和流體靜力學1
1.1流體及其連續(xù)介質(zhì)假設1
1.1.1流體1
1.1.2流體的連續(xù)介質(zhì)假設1
1.2流體的主要物理性質(zhì)2
1.2.1流體的主要表征參數(shù)2
1.2.2流體的壓縮性3
1.2.3流體的粘性4
1.2.4流體的傳熱性8
1.3流體的模型化9
1.3.1理想流體9
1.3.2不可壓縮流體9
1.4流體靜力學10
1.4.1作用在流體上的力10
1.4.2靜止流體中的應力特性10
1.4.3流體靜力學平衡微分方程11
1.4.4在重力作用下流體內(nèi)部的壓力13
1.4.5靜止流體對平面壁的作用力17
1.5國際標準大氣19
1.5.1大氣分層19
1.5.2國際標準大氣20
習題23
第2章流體力學基本方程27
2.1流體的運動27
2.1.1描述方法27
2.1.2跡線、流線及流管32
2.1.3流體微團運動分析34
2.2雷諾輸運方程41
2.2.1系統(tǒng)與控制體的定義41
2.2.2雷諾輸運方程的推導42
2.3連續(xù)方程44
2.4動量方程46
2.4.1理想流體的動量方程48
2.4.2實際流體的動量方程49
2.5能量方程52
2.5.1系統(tǒng)能量方程52
2.5.2積分形式的能量方程53
2.5.3微分形式的能量方程54
2.6一維定常流動的基本方程56
2.6.1連續(xù)方程57
2.6.2動量方程58
2.7伯努利方程簡介60
2.7.1理想流體的伯努利方程61
2.7.2實際流體的伯努利方程64
2.7.3伯努利方程在工程測量中的應用64
習題68
第3章理想流體位流理論72
3.1理想流體的無旋運動和速度位函數(shù)72
3.1.1理想流體的無旋運動72
3.1.2理想流體無旋流動的速度位函數(shù)74
3.2流體的有旋運動和旋渦76
3.2.1粘性旋渦運動的基本概念76
3.2.2旋渦運動的數(shù)學描述78
3.2.3存在于理想流體中旋渦的基本特征80
3.2.4旋渦對理想流體的誘導速度81
3.3二維定常不可壓位流84
3.3.1二維定常不可壓位流的流函數(shù)84
3.3.2二維定常不可壓位流基本方程及邊界條件86
3.3.3二維定常不可壓位流的疊加原理87
3.3.4幾種典型的二維定常不可壓位流88
3.3.5幾種典型的二維定常不可壓位流疊加及其氣動含義97
3.4二維定�？蓧何涣�104
3.4.1二維定常可壓位流的基本方程和邊界條件104
3.4.2線化理論105
習題109
第4章超聲速流動理論基礎112
4.1流體的熱力學特性112
4.1.1熱力學第一定律112
4.1.2熱力學第二定律113
4.1.3完全氣體假設和狀態(tài)方程114
4.2聲速和馬赫數(shù)116
4.2.1聲速116
4.2.2馬赫數(shù)及其與壓縮性的關系118
4.3馬赫波與膨脹波119
4.3.1弱擾動在流場中的傳播119
4.3.2馬赫波121
4.3.3膨脹波124
4.4激波127
4.4.1正激波的形成與傳播128
4.4.2正激波前、后氣流參數(shù)的關系130
4.4.3激波阻力134
習題135
第5章粘性流動的理論基礎136
5.1層流與湍流136
5.1.1雷諾實驗136
5.1.2雷諾數(shù)和臨界雷諾數(shù)137
5.1.3湍流變量的描述方法139
5.1.4光滑與粗糙的概念141
5.2附面層143
5.2.1附面層流動特性143
5.2.2層流附面層和湍流附面層144
5.2.3附面層的轉(zhuǎn)捩現(xiàn)象145
5.2.4附面層的分離現(xiàn)象148
5.3附面層對流動的影響149
5.3.1通道尺寸149
5.3.2摩擦阻力152
5.3.3壓差阻力160
5.4二維不可壓條件下平面附面層微分方程161
5.4.1二維不可壓流動的N-S方程161
5.4.2坐標與方程的特征變換162
5.4.3二維平面附面層的N-S方程162
5.4.4定常層流附面層問題的求解163
5.5湍流流動的控制方程164
5.5.1湍流時均法的計算法則164
5.5.2湍流的連續(xù)方程164
5.5.3湍流運動的雷諾方程165
5.5.4雷諾方程與運動方程的比較166
5.5.5湍流模型簡介166
習題167
第6章翼型的低速氣動特性169
6.1翼型的主要參數(shù)170
6.1.1翼型的幾何參數(shù)170
6.1.2翼型迎角和空氣動力系數(shù)171
6.2庫塔-茹科夫斯基后緣條件172
6.2.1理想不可壓流繞翼型流動172
6.2.2環(huán)量的產(chǎn)生和后緣條件的關系173
6.3低速薄翼型理論174
6.3.1流動的線化分解174
6.3.2迎角-彎度氣動模型177
6.3.3低速薄翼型的氣動特性分析180
6.4任意翼型的低速氣動特性182
6.4.1升力特性182
6.4.2翼型低速繞流分離特性183
6.4.3力矩特性185
6.4.4壓心位置和焦點位置185
6.4.5阻力特性和極曲線186
習題188
第7章機翼的低速氣動特性189
7.1機翼的主要參數(shù)189
7.1.1機翼的幾何參數(shù)189
7.1.2機翼的空氣動力系數(shù)191
7.2大展弦比直機翼低速氣動特性192
7.2.1繞流流態(tài)及特點分析193
7.2.2氣動模型的升力線假設193
7.2.3升力線理論195
7.2.4低速大展弦比直機翼的失速特性203
7.3后掠翼低速氣動特性205
7.3.1無限翼展斜置翼的氣動特性205
7.3.2后掠翼的低速氣動特性207
7.4三角翼低速氣動特性210
7.4.1低速繞流特點211
7.4.2脫體渦的法洗效應和切洗效應212
7.4.3三角翼的低速氣動特性213
習題214
第8章翼型與機翼的亞聲速氣動特性216
8.1基于馬赫數(shù)的流動分類216
8.2翼型的亞聲速氣動特性217
8.2.1繞流特點217
8.2.2翼型的亞聲速氣動特性219
8.3機翼的亞聲速氣動特性223
8.3.1相應機翼形狀之間的變換223
8.3.2機翼的亞聲速相似律224
8.4高亞聲速問題的改進方法226
8.5臨界馬赫數(shù)的估算與討論227
習題229
第9章翼型和機翼的超/跨聲速氣動特性230
9.1翼型的超聲速氣動特性230
9.1.1翼型的超聲速繞流特點230
9.1.2薄翼型超聲速氣動特性的線化理論231
9.2機翼的超聲速氣動特性236
9.2.1基本概念236
9.2.2薄機翼超聲速繞流特點239
9.2.3機翼的超聲速相似律240
9.2.4超聲速薄翼氣動特性241
9.3翼型的跨聲速氣動特性244
9.3.1局部激波產(chǎn)生和發(fā)展244
9.3.2翼型的跨聲速氣動特性245
9.4機翼的跨聲速氣動特性248
9.4.1薄翼跨聲速相似律248
9.4.2小展弦比機翼阻力特性比較248
習題249
第10章全機的空氣動力特性250
10.1機身的幾何參數(shù)與繞流特點250
10.1.1機身的幾何參數(shù)250
10.1.2機身的繞流特點251
10.2機身的氣動特性252
10.2.1機身摩擦阻力系數(shù)252
10.2.2頭部壓差阻力系數(shù)253
10.2.3尾部壓差阻力系數(shù)255
10.2.4底部阻力系數(shù)256
10.3機身-機翼-尾翼組合體的氣動特性257
10.3.1機身-機翼-尾翼組合體的幾何參數(shù)257
10.3.2機翼和機身之間的干擾對氣動特性的影響258
10.3.3機翼機身對尾翼的干擾262
10.4全機的氣動特性263
10.4.1升力特性263
10.4.2阻力特性264
10.4.3飛機極曲線265
習題265
第11章計算流體力學初步266
11.1綜述266
11.2網(wǎng)格及其生成方法267
11.2.1結構網(wǎng)格生成方法268
11.2.2非結構網(wǎng)格生成方法269
11.3有限差分法與有限元法270
11.3.1有限差分法270
11.3.2有限元法272
11.4有限體積法275
11.4.1通用控制方程的積分275
11.4.2二維問題的控制體276
11.4.3常用的插值格式276
11.4.4對流-擴散方程的控制體積分277
11.4.5二維流動問題控制方程的離散與求解278
11.5算例介紹281
11.5.1翼型281
11.5.2飛機模型281
習題284
第12章相似性理論與量綱分析287
12.1流動相似性原理287
12.1.1流體力學的相似條件288
12.1.2牛頓相似定律290
12.1.3相似準則290
12.1.4相似準則在試驗中的應用293
12.2量綱分析295
12.2.1量綱295
12.2.2物理方程的量綱一致性296
12.2.3.定理298習題300第13章風洞試驗技術簡介302
13.1風洞在空氣動力學研究中的地位與作用302
13.2風洞試驗的優(yōu)缺點及可靠性分析304
13.3風洞發(fā)展簡史305
13.4風洞試驗的主要類型308
13.4.1空氣動力學的基礎性研究308
13.4.2為飛行器設計提供新的布局技術308
13.4.3飛行器的生產(chǎn)試驗308
13.4.4非航空航天的氣動力試驗310
13.5風洞的分類及各類風洞的基本特點310
13.5.1風洞的分類310
13.5.2各類風洞的特點311
13.5.3低速風洞313
13.5.4超聲速風洞318
13.5.5高超聲速風洞322
習題324
參考文獻326
附錄1希臘字母讀音表327
附錄2空氣和水的屬性328
附錄3超聲速氣流繞外凸角流動數(shù)值表k=1.4 329