目錄
前言
第1章流體性質(zhì)和流體靜力學(xué)1
1.1流體及其連續(xù)介質(zhì)假設(shè)1
1.1.1流體1
1.1.2流體的連續(xù)介質(zhì)假設(shè)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(xué)10
1.4.1作用在流體上的力10
1.4.2靜止流體中的應(yīng)力特性10
1.4.3流體靜力學(xué)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(duì)平面壁的作用力17
1.5國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣19
1.5.1大氣分層19
1.5.2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣20
習(xí)題23
第2章流體力學(xué)基本方程27
2.1流體的運(yùn)動(dòng)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(tuán)運(yùn)動(dòng)分析34
2.2雷諾輸運(yùn)方程41
2.2.1系統(tǒng)與控制體的定義41
2.2.2雷諾輸運(yùn)方程的推導(dǎo)42
2.3連續(xù)方程44
2.4動(dòng)量方程46
2.4.1理想流體的動(dòng)量方程48
2.4.2實(shí)際流體的動(dòng)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(dòng)的基本方程56
2.6.1連續(xù)方程57
2.6.2動(dòng)量方程58
2.7伯努利方程簡(jiǎn)介60
2.7.1理想流體的伯努利方程61
2.7.2實(shí)際流體的伯努利方程64
2.7.3伯努利方程在工程測(cè)量中的應(yīng)用64
習(xí)題68
第3章理想流體位流理論72
3.1理想流體的無(wú)旋運(yùn)動(dòng)和速度位函數(shù)72
3.1.1理想流體的無(wú)旋運(yùn)動(dòng)72
3.1.2理想流體無(wú)旋流動(dòng)的速度位函數(shù)74
3.2流體的有旋運(yùn)動(dòng)和旋渦76
3.2.1粘性旋渦運(yùn)動(dòng)的基本概念76
3.2.2旋渦運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)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(duì)理想流體的誘導(dǎo)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(dòng)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(xí)題109
第4章超聲速流動(dòng)理論基礎(chǔ)112
4.1流體的熱力學(xué)特性112
4.1.1熱力學(xué)第一定律112
4.1.2熱力學(xué)第二定律113
4.1.3完全氣體假設(shè)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(guān)系118
4.3馬赫波與膨脹波119
4.3.1弱擾動(dòng)在流場(chǎng)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(guān)系130
4.4.3激波阻力134
習(xí)題135
第5章粘性流動(dòng)的理論基礎(chǔ)136
5.1層流與湍流136
5.1.1雷諾實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(duì)流動(dòng)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(dòng)的N-S方程161
5.4.2坐標(biāo)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(wèn)題的求解163
5.5湍流流動(dòng)的控制方程164
5.5.1湍流時(shí)均法的計(jì)算法則164
5.5.2湍流的連續(xù)方程164
5.5.3湍流運(yùn)動(dòng)的雷諾方程165
5.5.4雷諾方程與運(yùn)動(dòng)方程的比較166
5.5.5湍流模型簡(jiǎn)介166
習(xí)題167
第6章翼型的低速氣動(dòng)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(dòng)力系數(shù)171
6.2庫(kù)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(dòng)172
6.2.2環(huán)量的產(chǎn)生和后緣條件的關(guān)系173
6.3低速薄翼型理論174
6.3.1流動(dòng)的線化分解174
6.3.2迎角-彎度氣動(dòng)模型177
6.3.3低速薄翼型的氣動(dòng)特性分析180
6.4任意翼型的低速氣動(dòng)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(diǎn)位置185
6.4.5阻力特性和極曲線186
習(xí)題188
第7章機(jī)翼的低速氣動(dòng)特性189
7.1機(jī)翼的主要參數(shù)189
7.1.1機(jī)翼的幾何參數(shù)189
7.1.2機(jī)翼的空氣動(dòng)力系數(shù)191
7.2大展弦比直機(jī)翼低速氣動(dòng)特性192
7.2.1繞流流態(tài)及特點(diǎn)分析193
7.2.2氣動(dòng)模型的升力線假設(shè)193
7.2.3升力線理論195
7.2.4低速大展弦比直機(jī)翼的失速特性203
7.3后掠翼低速氣動(dòng)特性205
7.3.1無(wú)限翼展斜置翼的氣動(dòng)特性205
7.3.2后掠翼的低速氣動(dòng)特性207
7.4三角翼低速氣動(dòng)特性210
7.4.1低速繞流特點(diǎn)211
7.4.2脫體渦的法洗效應(yīng)和切洗效應(yīng)212
7.4.3三角翼的低速氣動(dòng)特性213
習(xí)題214
第8章翼型與機(jī)翼的亞聲速氣動(dòng)特性216
8.1基于馬赫數(shù)的流動(dòng)分類216
8.2翼型的亞聲速氣動(dòng)特性217
8.2.1繞流特點(diǎn)217
8.2.2翼型的亞聲速氣動(dòng)特性219
8.3機(jī)翼的亞聲速氣動(dòng)特性223
8.3.1相應(yīng)機(jī)翼形狀之間的變換223
8.3.2機(jī)翼的亞聲速相似律224
8.4高亞聲速問(wèn)題的改進(jìn)方法226
8.5臨界馬赫數(shù)的估算與討論227
習(xí)題229
第9章翼型和機(jī)翼的超/跨聲速氣動(dòng)特性230
9.1翼型的超聲速氣動(dòng)特性230
9.1.1翼型的超聲速繞流特點(diǎn)230
9.1.2薄翼型超聲速氣動(dòng)特性的線化理論231
9.2機(jī)翼的超聲速氣動(dòng)特性236
9.2.1基本概念236
9.2.2薄機(jī)翼超聲速繞流特點(diǎn)239
9.2.3機(jī)翼的超聲速相似律240
9.2.4超聲速薄翼氣動(dòng)特性241
9.3翼型的跨聲速氣動(dòng)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(dòng)特性245
9.4機(jī)翼的跨聲速氣動(dòng)特性248
9.4.1薄翼跨聲速相似律248
9.4.2小展弦比機(jī)翼阻力特性比較248
習(xí)題249
第10章全機(jī)的空氣動(dòng)力特性250
10.1機(jī)身的幾何參數(shù)與繞流特點(diǎn)250
10.1.1機(jī)身的幾何參數(shù)250
10.1.2機(jī)身的繞流特點(diǎn)251
10.2機(jī)身的氣動(dòng)特性252
10.2.1機(jī)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(jī)身-機(jī)翼-尾翼組合體的氣動(dòng)特性257
10.3.1機(jī)身-機(jī)翼-尾翼組合體的幾何參數(shù)257
10.3.2機(jī)翼和機(jī)身之間的干擾對(duì)氣動(dòng)特性的影響258
10.3.3機(jī)翼機(jī)身對(duì)尾翼的干擾262
10.4全機(jī)的氣動(dòng)特性263
10.4.1升力特性263
10.4.2阻力特性264
10.4.3飛機(jī)極曲線265
習(xí)題265
第11章計(jì)算流體力學(xué)初步266
11.1綜述266
11.2網(wǎng)格及其生成方法267
11.2.1結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方法268
11.2.2非結(jié)構(gòu)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(wèn)題的控制體276
11.4.3常用的插值格式276
11.4.4對(duì)流-擴(kuò)散方程的控制體積分277
11.4.5二維流動(dòng)問(wèn)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(jī)模型281
習(xí)題284
第12章相似性理論與量綱分析287
12.1流動(dòng)相似性原理287
12.1.1流體力學(xué)的相似條件288
12.1.2牛頓相似定律290
12.1.3相似準(zhǔn)則290
12.1.4相似準(zhǔn)則在試驗(yàn)中的應(yīng)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(xí)題300第13章風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)簡(jiǎn)介302
13.1風(fēng)洞在空氣動(dòng)力學(xué)研究中的地位與作用302
13.2風(fēng)洞試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)及可靠性分析304
13.3風(fēng)洞發(fā)展簡(jiǎn)史305
13.4風(fēng)洞試驗(yàn)的主要類型308
13.4.1空氣動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)性研究308
13.4.2為飛行器設(shè)計(jì)提供新的布局技術(shù)308
13.4.3飛行器的生產(chǎn)試驗(yàn)308
13.4.4非航空航天的氣動(dòng)力試驗(yàn)310
13.5風(fēng)洞的分類及各類風(fēng)洞的基本特點(diǎn)310
13.5.1風(fēng)洞的分類310
13.5.2各類風(fēng)洞的特點(diǎn)311
13.5.3低速風(fēng)洞313
13.5.4超聲速風(fēng)洞318
13.5.5高超聲速風(fēng)洞322
習(xí)題324
參考文獻(xiàn)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(dòng)數(shù)值表k=1.4 329