空氣動力學

《空氣動力學》是為我國航空航天工程大類專業“空氣動力學”課程編撰的教材，分為空氣動力學基礎和應用空氣動力學兩大部分，重點闡述空氣動力學的基本原理與方法，以及飛行器在低速、亞聲速、跨聲速、超聲速繞流下空氣動力特性，《空氣動力學》共分14章。其中，空氣動力學基礎7章，包括流體運動學和動力學原理、理想流體運動微分方程組（歐拉方程組）及旋渦運動、理想不可壓縮流體平面勢流理論和奇點疊加原理、黏性流體運動微分方程組（納維 斯托克斯方程組）及其特性、邊界層理論及其分離、可壓縮空氣動力學基礎；應用空氣動力學共7章，包括低速翼型繞流現象和薄翼理論、低速機翼繞流和升力線理論、翼身組合體低速繞流現象和干擾機制、亞聲速薄翼型和機翼繞流氣動特性、超聲速翼型和機翼繞流氣動特性、跨聲速薄翼型和機翼繞流氣動特性、大型飛機高升力裝置氣動特性。 ^[1] 

叢書序

本書序

前言

第一部分空氣動力學基礎

第1章緒論003

1.1空氣動力學研究任務003

1.2空氣動力學發展史005

1.3空氣動力學在飛行器研製中的先導性作用017

1.4空氣動力學研究方法與分類021

1.5量綱與單位021

習題022

第2章流體的基本屬性與流體靜力學024

2.1流體的基本屬性024

2.2作用在流體微團上力的分類033

2.3靜止流體內任一點壓強的各向同性特徵034

2.4歐拉平衡微分方程組035

2.5重力場靜止液體中的壓強分佈規律038

2.6相對靜止液體的平衡規律041

2.7標準大氣042

習題045

第3章流體運動學與動力學基礎049

3.1描述流體運動的方法049

3.2流場的基本概念055

3.3流體微團運動分解059

3.4速度場的散度和旋度065

3.5連續性微分方程068

3.6理想流體運動微分方程組（歐拉方程組）071

3.7伯努利方程及其物理意義074

3.8流體運動的積分方程083

3.9旋渦運動及其特性091

3.10理想流體拉格朗日型運動微分方程組100

3.11歐拉積分方程的典型算例102

習題114

第4章理想不可壓縮流體平面勢流119

4.1理想不可壓縮流體平面勢流的基本方程組119

4.2典型奇點誘導的勢流126

4.3一些簡單物體繞流的奇點疊加流場131

4.4二維對稱物體定常繞流的數值解法142

習題144

第5章黏性流體動力學基礎146

5.1流體的黏性及其對流動的影響146

5.2流體微團的變形率矩陣149

5.3黏性流體微團的應力狀態151

5.4廣義牛頓內摩擦定律（本構關係）153

5.5黏性流體運動微分方程組——Navier-Stokes方程組156

5.6Navier-Stokes方程組的精確解161

5.7黏性流體運動的基本性質174

5.8層流、湍流及其能量損失179

5.9湍渦黏性與混合長理論187

5.10相似原理與無量綱微分方程組190

習題195

第6章邊界層理論及其近似198

6.1邊界層近似及其特徵198

6.2平面不可壓縮流體層流邊界層方程205

6.3平板層流邊界層的相似解211

6.4邊界層動量積分方程217 ^[1] 

6.5平板層流邊界層動量積分方程的解220

6.6平板湍流邊界層動量積分方程的解223

6.7邊界層分離現象226

6.8二維定常黏性流體分離流動及其特性231

6.9三維定常黏性流體分離流動簡介243

6.10繞流物體阻力248

6.11飛機阻力及其減阻技術251

習題261

第7章可壓縮空氣動力學基礎264

7.1熱力學的氣體系統與熱力學第一定律264

7.2熱力學過程267

7.3熱力學第二定律與熵270

7.4氣體微團運動的能量方程272

7.5聲波速度和馬赫數279

7.6一維可壓縮定常流動理論283

7.7微小擾動的傳播區、馬赫錐、馬赫波290

7.8膨脹波與超聲速壁面外折角繞流292

7.9壓縮波與激波299

7.10可壓縮流動邊界層近似315

7.11激波與邊界層干擾特性318

7.12可壓縮一維摩擦管道流動323

7.13收縮噴管、拉瓦爾噴管、超聲速風洞的工作性能326

習題330

第8章低速翼型繞流與氣動特性337

8.1翼型的幾何參數及其發展337

8.2翼型的空氣動力與空氣動力系數345

8.3低速翼型繞流及其氣動特性352

8.4庫塔茹科夫斯基後緣條件及環量的確定361

8.5翼型繞流升力產生的機制365

8.6翼型繞流物面近區邊界層的發展與環量值的確定367

8.7定常不可壓縮繞翼型勢流的一般解法373

8.8薄翼型理論378

8.9厚翼型理論391

8.10實用低速翼型的氣動特性393

習題395

第9章低速機翼繞流氣動特性399

9.1機翼的幾何特性與參數399

9.2機翼的空氣動力系數、平均氣動弦長和焦點403

9.3大展弦比直機翼低速繞流特性406

9.4低速機翼繞流渦系模型411

9.5普朗特的升力線理論413

9.6大展弦比直機翼的失速特性427

9.7後掠翼的低速氣動特性430

9.8機翼升力面理論435

9.9小展弦比機翼的低速氣動特性440

9.10機翼低速氣動特性的工程算法445

9.11控制舵面氣動特性448

習題450

第10章低速機身與翼身組合體氣動特性454

10.1低速機身氣動特性概述454

10.2細長旋成體理論與應用456

10.3翼身組合體氣動特性工程估算方法461

10.4流體數值計算機翼繞流462

習題464

第11章亞聲速薄翼型和機翼繞流的氣動特性465

11.1亞聲速可壓縮翼型繞流現象465

11.2理想定常可壓流動速度勢函數方程466

11.3小擾動線化理論469

11.4二維波紋壁面亞聲速繞流線化理論解474

11.5二維亞聲速流動普朗特格勞特壓縮性修正476

11.6卡門錢學森壓縮性修正480

11.7賴特壓縮性修正方法489

11.8亞聲速薄機翼繞流氣動特性491

11.9來流馬赫數對機翼氣動特性的影響497

習題498

第12章超聲速薄翼型與機翼繞流氣動特性501

12.1超聲速薄翼型繞流現象501

12.2超聲速線化理論503

12.3超聲速薄翼型繞流線化理論與載荷係數507

12.4超聲速薄翼型繞流氣動力特性513

12.5無限翼展斜置翼超聲速繞流氣動特性521

12.6超聲速薄機翼繞流的基本概念524

12.7有限翼展薄機翼超聲速繞流特性527

12.8矩形平板機翼超聲速繞流氣動特性529

12.9超聲速流特徵線理論532

習題536

第13章跨聲速薄翼型與機翼繞流氣動特性538

13.1跨聲速翼型繞流臨界馬赫數538

13.2跨聲速薄翼型繞流現象541

13.3跨聲速薄翼型繞流氣動力特性及其受幾何參數的影響542

13.4跨聲速小擾動勢流方程與相仿律545

13.5機翼幾何參數對跨聲速臨界馬赫數的影響546

13.6超臨界翼型繞流氣動特性548

13.7高亞聲速大展弦比後掠超臨界機翼551

13.8跨聲速和超聲速面積律554

習題556

第14章高升力裝置及其氣動性能558

14.1高升力裝置的發展558

14.2高升力裝置的基本形式560

14.3高升力裝置支撐機構563

14.4高升力裝置氣動原理565

14.5高升力裝置氣動噪聲570

14.6高升力裝置風洞試驗與計算方法571

14.7後緣鉸鏈襟翼與擾流板下偏聯合控制技術572

習題573

參考文獻574

附錄一矢量運算與正交曲線座標系下的控制方程組576

附錄二大氣參數表590 ^[1]