目錄
前言
第1章 流體屬性及流體靜力學(xué) 1
1.1 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 1
1.1.1 連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的提出和使用條件 1
1.1.2 連續(xù)介質(zhì)中一點(diǎn)處的密度 2
1.2 流體的基本性質(zhì) 3
1.2.1 氣體的熱力學(xué)性質(zhì) 3
1.2.2 流體的壓縮性和膨脹性 4
1.2.3 流體的黏性 5
1.3 作用在流體上的力 8
1.3.1 質(zhì)量力和表面力 8
1.3.2 流體靜壓強(qiáng)及其特性 8
1.4 流體靜平衡微分方程及其積分 10
1.4.1 流體靜平衡微分方程 10
1.4.2 重力場(chǎng)中流體靜平衡微分方程的積分 12
1.4.3 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣 13
*趣味氣體動(dòng)力學(xué)1——艦船摩擦阻力的由來(lái) 15
思考題一15
習(xí)題一 15
第2章 流體運(yùn)動(dòng)的基本概念和基本方程 17
2.1 描述流體運(yùn)動(dòng)的方法和基本概念 17
2.1.1 描述流體運(yùn)動(dòng)的方法 17
2.1.2 流體運(yùn)動(dòng)的分類(lèi) 20
2.1.3 跡線、流線、流管和流面 21
2.2 系統(tǒng)和控制體 24
2.3 雷諾輸運(yùn)定理 25
2.4 連續(xù)方程 26
2.4.1 適用于所有流動(dòng)的一般形式的連續(xù)方程 26
2.4.2 一維定常流動(dòng)的連續(xù)方程 27
2.5 動(dòng)量方程 30
2.5.1 適用于所有流動(dòng)的積分形式的動(dòng)量方程 31
2.5.2 適用于所有流動(dòng)的微分形式的動(dòng)量方程 31
2.5.3 一維定常流動(dòng)的積分形式的動(dòng)量方程 33
2.5.4 一維定常流動(dòng)的微分形式的動(dòng)量方程 35
2.6 動(dòng)量矩方程 37
2.6.1 適用于所有流動(dòng)的一般形式的動(dòng)量矩方程 37
2.6.2 直角坐標(biāo)系下一維定常流動(dòng)的動(dòng)量矩方程 38
2.6.3 柱坐標(biāo)系中對(duì)z軸的一維定常流動(dòng)的動(dòng)量矩方程 38
2.7 伯努利方程 39
2. 7.1 一般形式的伯努利方程 40
2.7.2 特殊情況下的伯努利方程 40
2.7.3 伯努利方程的應(yīng)用 42
2.8 能量方程 45
2.8.1 適用于所有流動(dòng)的一般形式的能量方程 45
2.8.2 一維定常流動(dòng)的能量方程 47
2.8. 3特殊情況下的能量方程 48
*趣味氣體動(dòng)力學(xué)2——是誰(shuí)破壞了船用螺旋槳？ 50
思考題二 50
習(xí)題二 51
第3章 重要的氣流參數(shù)和氣體動(dòng)力學(xué)函數(shù) 53
3.1 聲速和馬赫數(shù) 53
3.1.1 聲速 53
3.1.2 馬赫數(shù) 55
3.2 滯止參數(shù) 56
3.2.1 滯止參數(shù)的概念 57
3.2.2 滯止參數(shù)的變化規(guī)律 58
3.2.3滯止參數(shù)的使用說(shuō)明 59
3.3 幾個(gè)重要的氣流參數(shù) 60
3.3.1 極限速度 60
3.3.2 臨界參數(shù) 60
3.3.3 速度系數(shù) 61
3.4 氣體動(dòng)力學(xué)函數(shù) 63
3.4.1 r函數(shù)、π函數(shù)和ε函數(shù) 63
3.4.2 流量函數(shù) 64
3.4.3 沖量函數(shù) 67
*趣味氣體動(dòng)力學(xué)3——夏天，兩樓之間的通道里為何涼快？ 68
*趣味氣體動(dòng)力學(xué)4——簡(jiǎn)易淋浴器的工作原理 68
思考題三 69
習(xí)題三 69
第4章 膨脹波 70
4.1 微弱擾動(dòng)在氣流中的傳播 70
4.1.1 微弱擾動(dòng)在氣流中的傳播規(guī)律 70
4.1.2 微弱擾動(dòng)對(duì)二維超聲速流動(dòng)的影響 73
4.2 膨脹波的形成和特點(diǎn) 74
4.3 微弱壓縮波的形成和特點(diǎn) 76
4.4 膨脹波和微弱壓縮波的計(jì)算 77
4.4.1 膨脹波和微弱壓縮波的計(jì)算公式 77
4.4.2 膨脹波和微弱壓縮波的計(jì)算步驟 79
4.5 膨脹波的反射和相交 81
4.5.1 連續(xù)的膨脹波系的近似表示 81
4.5.2 膨脹波在固體壁面上的反射 82
4.5.3 膨脹波在自由邊界上的反射 82
4.5.4 膨脹波的相交 83
*趣味氣體動(dòng)力學(xué)5——汽車(chē)速度與微弱擾動(dòng)的傳播 84
思考題四 85
習(xí)題四 85
第5章 激波 86
5.1 激波簡(jiǎn)介 86
5.1.1 激波的特點(diǎn) 86
5.1.2 激波的分類(lèi) 86
5.2 IE激波 87
5.2.1 正激波的形成 87
5.2.2 正激波前后氣流參數(shù)間的關(guān)系 88
5.2. 3激波穩(wěn)定條件的分析 90
5.2.4 正激波的幾個(gè)重要性質(zhì) 91
5.3 斜激波 92
5.3.1 斜激波的形成 92
5.3.2 斜激波前后氣流參數(shù)間的關(guān)系 93
5.3.3 斜激波圖線的分析 95
5.4 激波阻力 99
5.5 激波的反射和相交 101
5.5.1 激波在固體壁面上的反射 101
5.5.2 激波在自由邊界上的反射 102
5.5.3 激波的相交 103
5.6 錐面激波 104
5.6.1 錐面激波的形成和特點(diǎn) 104
5.6.2 錐面激波的求解步驟 107
*趣味氣體動(dòng)力學(xué)6——激波阻力 108
思考題五 108
習(xí)題五 108
第6章 一維定常管內(nèi)氣體流動(dòng) 110
6.1 變截面管流 110
6.1.1 截面變化對(duì)氣流參數(shù)的影響 110
6.1.2 收縮噴管 113
6.1.3 拉瓦爾噴管 118
6.2 等截面摩擦管流 124
6.2.1 摩擦對(duì)氣流參數(shù)的影響 124
6.2.2 摩擦管流的計(jì)算 127
6.2.3 摩擦壅塞 130
6.2.4 反壓對(duì)摩擦管流的影響 133
6.3 換熱管流 136
6.3.1 熱量交換對(duì)管內(nèi)氣流參數(shù)的影響 136
6.3.2 換熱管流的計(jì)算 139
6.3.3 加熱壅塞 140
6.4 變流量管流 142
6.4.1 流量變化對(duì)氣流參數(shù)的影響 142
6.4.2 附加流量垂直于主流的情況 144
*趣味氣體動(dòng)力學(xué)7——熱阻 145
思考題六 146
習(xí)題六 146
第7章 黏性流體流動(dòng)的基本知識(shí) 148
7.1 黏性流體的流動(dòng)狀態(tài) 148
7.1.1 雷諾實(shí)驗(yàn) 148
7.1.2 流動(dòng)狀態(tài)的判別方法 149
7.1.3 雷諾數(shù)的物理意義 150
7.2 管內(nèi)流體流動(dòng)的速度分布 151
7.2.1 充分發(fā)展的流動(dòng) 151
7.2.2 充分發(fā)展的層流流動(dòng)的速度分布 151
7.2.3 充分發(fā)展的湍流流動(dòng)的速度分布 152
7.3 水頭損失的概念和計(jì)算 154
7.3.1 沿程損失的概念和計(jì)算 154
7.3.2 局部損失的概念和計(jì)算 155
7.4 簡(jiǎn)單管路和復(fù)雜管路 157
7.4.1 簡(jiǎn)單管路 157
7.4.2 復(fù)雜管路 158
7.5 邊界層的知識(shí) 160
7.5.1 邊界層的概念和特點(diǎn) 161
7.5.2 平板邊界層的求解 163
7.5.3 壓差阻力與邊界層分離 167
7.5.4 邊界層與激波的相互干擾 170
*趣味氣體動(dòng)力學(xué)8——血壓計(jì)的工作原理 171
四考題七 171
習(xí)題七 172
第8章 不可壓平面勢(shì)流 173
8.1 旋渦流動(dòng) 173
8.1.1 渦量和速度環(huán)量 173
8.1.2 渦線和誘導(dǎo)速度 174
8.2 無(wú)旋不可壓流的控制方程 175
8.2.1 速度勢(shì) 175
8.2.2 拉普拉斯方程 176
8.2.3 流函數(shù) 176
8.3 二維不可壓勢(shì)流基本解 177
8.3.1 直勻流 178
8.3.2 點(diǎn)源和點(diǎn)匯 178
8.3.3 偶極子 179
8.3.4 點(diǎn)渦 181
8.4 簡(jiǎn)單流動(dòng)的疊加 181
8.4.1 直勻流和點(diǎn)源的疊加 181
8.4.2 直勻流和偶極子的疊加 182
8.4.3 直勻流、偶極子、點(diǎn)渦的疊加 186
思考題八 189
習(xí)題八 190
第9章 低速機(jī)翼理論基礎(chǔ) 191
9.1 機(jī)翼的幾何參數(shù) 191
9.1.1 翼型的幾何參數(shù) 191
9.1.2 機(jī)翼的平面形狀與翼型沿展向的配置 193
9.2 翼型的低速氣動(dòng)特性 194
9.2.1 升力產(chǎn)生的原理 194
9.2.2 升力特性 198
9.2.3 力矩特性 200
9.2.4 阻力特性和極曲線 201
9. 3有限翼展機(jī)翼的低速氣動(dòng)特性 202
9.3.1 大展弦比直機(jī)翼的低速氣動(dòng)特性 202
9.3.2 后掠翼的低速氣動(dòng)特性 208
9.3.3 三角翼的低速氣動(dòng)特性 211
*趣味氣體動(dòng)力學(xué)9—雁群“人字形”飛行的奧秘 213
思考題九 214
習(xí)題九 214
第10章 高速機(jī)翼氣動(dòng)特性 216
10.1 亞聲速機(jī)翼的氣動(dòng)特性 216
10.1.1 壓縮性對(duì)翼型表面壓強(qiáng)分布的影響 216
10.1.2 翼型和機(jī)翼的亞聲速氣動(dòng)特性分析和估算 217
10.2 跨聲速機(jī)翼的氣動(dòng)特性 219
10.2.1 跨聲速翼型的氣動(dòng)特性 219
10.2.2 跨聲速機(jī)翼氣動(dòng)特性分析 223
10.3 超聲速機(jī)翼的氣動(dòng)特性 224
10.3.1 超聲速翼型的氣動(dòng)特性 224
10.3.2 超聲速三維翼的氣動(dòng)特性 227
10.4 高超聲速機(jī)翼氣動(dòng)特性 230
10.4.1 高超聲速繞流流譜 230
10.4.2 牛頓理論 231
10.4.3高超聲速機(jī)翼的升阻力特性 233
*趣味氣體動(dòng)力學(xué)10——聲障和熱障 235
思考題十 235
習(xí)題十 235
參考文獻(xiàn) 237
附錄氣體動(dòng)力學(xué)數(shù)值表 238