空气动力学 - 力学
空气动力学是流体力学的一个分支，它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。它是在流体力学的基础上，随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。基本信息中文名称空气动力学外文名称Aerodynamics所属学科物理学研究内容物体在流体中运动时而产生各种力流体力学的一个分支编辑本义项
介绍空气动力学空气动力学是流体力学的一个分支，它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。它是在流体力学的基础上，随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。中文名称：空气动力学外文名称：Aerodynamics所属学科：物理学研究内容：物体在流体中运动时而产生各种力简介空气动力学的分支之一——汽车空气动力学空气动力学，是流体力学的一个分支,主要研究物体在空气或其它气体中运动时而产生各种力。空气动力学空气动力学为流体力学在工程上的应用力学，特别讨论在马赫数大于0.3的流场情形。空气动力学因为讨论的状况接近真实流体，考虑了真实流体的黏滞性、可压缩性、三维运动等特点，所以得到的计算方程式比较复杂，通常为非线性的偏微分方程式形式。这种方程在绝大多数的情况下都难以求得解析解的，加之早期计算技术还比较落后，所以当时大多是以实验的方式来求得所需的数据。随着计算机技术的迅速发展，使用计算机进行大量数值运算来求解空气动力学方程式成为可能。利用数值法以及计算流体力学方法，可以求出非线性偏微分方程的数值解，得到所需要的各种数据，从而省去了大量的实验成本。由于数学模型的不断完善以及计算机计算能力的不断提高，现在已经可以采用电脑模拟流场的方式来取代部分空气动力学实验。发展简史 瑞士数学家欧拉最早对空气动力学的研究，可以追溯到人类对鸟或弹丸在飞行时的受力和力的作用方式的种种猜测。17世纪后期，荷兰物理学家惠更斯首先估算出物体在空气中运动的阻力；1726年，牛顿应用力学原理和演绎方法得出：在空气中运动的物体所受的力，正比于物体运动速度的平方和物体的特征面积以及空气的密度。这一工作可以看作是空气动力学经典理论的开始。1755年，数学家欧拉得出了描述无粘性流体运动的微分方程，即欧拉方程。这些微分形式的动力学方程在特定条件下可以积分，得出很有实用价值的结果。19世纪上半叶，法国的纳维和英国的斯托克斯提出了描述粘性不瑞士数学家欧拉可压缩流体动量守恒的运动方程，后称为纳维-斯托克斯方程。到19世纪末，经典流体力学的基础已经形成。20世纪以来，随着航空事业的迅速发展，空气动力学便从流体力学中发展出来并形成力学的一个新的分支。航空要解决的首要问题是如何获得飞行器所需要的举力、减小飞行器的阻力和提高它的飞行速度。这就要从理论和实践上研究飞行器与空气相对运动时作用力的产生及其规律。1894年，英国的兰彻斯特首先提出无限翼展机翼或翼型产生举力的环量理论，和有限翼展机翼产生举力的涡旋理论等。但兰彻斯特的想法在当时并未得到广泛重视。空气动力学在飞行器的研制上起重要的作用约在年间，库塔和儒科夫斯基分别独立地提出了翼型的环量和举力理论，并给出举力理论的数学形式，建立了二维机翼理论。1904年，德国的普朗特发表了著名的低速流动的边界层理论。该理论指出在不同的流动区域中控制方程可有不同的简化形式。边界层理论极大地推进了空气动力学的发展。普朗特还把有限翼展的三维机翼理论系统化，给出它的数学结果，从而创立了有限翼展机翼的举力线理论。但它不能适用于失速、后掠和小展弦比的情况。1946年美国的琼期提出了小展弦比机翼理论，利用这一理论和边界层理论，可以足够精确地求出机翼上的压力分布和表面摩擦阻力。奥地利-捷克物理学家和哲学家恩斯特·马赫近代航空和喷气技术的迅速发展使飞行速度迅猛提高。在高速运动的情况下，必须把流体力学和热力学这两门学科结合起来，才能正确认识和解决高速空气动力学中的问题。年间，奥地利科学家马赫在研究弹丸运动扰动的传播时指出：在小于或大于声速的不同流动中，弹丸引起的扰动传播特征是根本不同的。在高速流动中，流动速度与当地声速之比是一个重要的无量纲参数。1929年，德国空气动力学家阿克莱特首先把这个无量纲参数与马赫的名字联系起来，十年后，马赫数这个特征参数在气体动力学中广泛引用。小扰动在超声速流中传播会叠加起来形成有限量的突跃——激波。在许多实际超声速流动中也存在着激波。气流通过激波流场，参量发生突跃，熵增加而总能量保持不变。英国科学家兰金在1870年、法国科学家希贡扭在1887年分别独立地建立了气流通过激波所应满足的关系式，为超声速流场的数学处理提供了正确的边界条件。对于薄冀小扰动问题，阿克莱特在1925年提出了二维线化机冀理论，以后又相应地出现了三维机翼的线化理论。这些超声速流的线化理论圆满地解决了流动中小扰动的影响问题。恩斯特马赫在飞行速度或流动速度接近声速时，飞行器的气动性能发生急剧变化，阻力突增，升力骤降。飞行器的操纵性和稳定性极度恶化，这就是航空史上著名的声障。大推力发动机的出现冲过了声障，但并没有很好地解决复杂的跨声速流动问题。直至20世纪60年代以后，由于跨声速巡航飞行、机动飞行，以及发展高效率喷气发动机的要求，跨声速流动的研究更加受到重视，并有很大的发展。人造卫星的研制推动空气动力学的发展远程导弹和人造卫星的研制推动了高超声速空气动力学的发展。在50年代到60年代初，确立了高超声速无粘流理论和气动力的工程计算方法。60年代初，高超声速流动数值计算也有了迅速的发展。通过研究这些现象和规律，发展了高温气体动力学、高速边界层理论和非平衡流动理论等。由于在高温条件下会引起飞行器表面材料的烧蚀和质量的引射，需要研究高温气体的多相流。空气动力学的发展出现了与多种学科相结合的特点。空气动力学发展的另一个重要方面是实验研究，包括风洞等各种实验设备的发展和实验理论、实验方法、测试技术的发展。世界上第一个风洞是英国的韦纳姆在1871年建成的。到今天适用于各种模拟条件、目的、用途和各种测量方式的风洞已有数十种之多，风洞实验的内容极为广泛。20世纪70年代以来，激光技术、电子技术和电子计算机的迅速发展，极大地提高了空气动力学的实验水平和计算水平，促进了对高度非线性问题和复杂结构的流动的研究。除了上述由航空航天事业的发展推进空气动力学的发展之外，60年代以来，由于交通、运输、建筑、气象、环境保护和能源利用等多方面的发展，出现了工业空气动力学等分支学科。研究内容 电脑模拟的X-43A飞行器空气力学模型分类通常所说的空气动力学研究内容是飞机，导弹等飞行器在各种飞行条件下流场中气体的速度、压力和密度等参量的变化规律，飞行器所受的举力和阻力等空气动力及其变化规律，气体介质或气体与飞行器之间所发生的物理化学变化以及传热传质规律等。从这个意义上讲，空气动力学可有两种分类法：飞行器空气力学模型首先，根据流体运动的速度范围或飞行器的飞行速度，空气动力学可分为低速空气动力学和高速空气动力学。通常大致以400千米/小时这一速度作为划分的界线。在低速空气动力学中，气体介质可视为不可压缩的，对应的流动称为不可压缩流动。大于这个速度的流动，须考虑气体的压缩性影响和气体热力学特性的变化。这种对应于高速空气动力学的流动称为可压缩流动。其次，根据流动中是否必须考虑气体介质的粘性，空气动力学又可分为理想空气动力学(或理想气体动力学)和粘性空气动力学。边缘性的分支学科钱学森除了上述分类以外，空气动力学中还有一些边缘性的分支学科。例如稀薄气体动力学、高温气体动力学等。在低速空气动力学中，介质密度变化很小，可视为常数，使用的基本理论是无粘二维和三维的位势流、翼型理论、举力线理论、举力面理论和低速边界层理论等；对于亚声速流动，无粘位势流动服从非线性椭圆型偏微分方程，研究这类流动的主要理论和近似方法有小扰动线化方法，普朗特-格劳厄脱法则、卡门-钱学森公式和速度图法，在粘性流动方面有可压缩边界层理论；对于超声速流动，无粘流动所服从的方程是非线性双曲型偏微分方程。在超声速流动中，基本的研究内容是压缩波、膨胀波、激波、普朗特-迈耶尔流动、锥型流，等等。主要的理论处理方法有超声速小扰动理论、特征线法和高速边界层理论等。跨声速无粘流动可分外流和内流两大部分，流动变化复杂，流动的控制方程为非线性混合型偏微分方程，从理论上求解困难较大。高超声速流动的主要特点是高马赫数和大能量，在高超声速流动中，真实气体效应和激波与边界层相互干扰问题变得比较重要。高超声速流动分无粘流动和高超声速粘性流两大方面。工业空气动力学主要研究在大气边界层中，风同各种结构物和人类活动间的相互作用，以及大气边界层内风的特性、风对建筑物的作用、风引起的质量迁移、风对运输车辆的作用和风能利用，以及低层大气的流动特性和各种颗粒物在大气中的扩散规律，特别是端流扩散的规律，等等。其他领域中WingtipVortex除航空航天外，空气动力学在其他领域也有非常重要的应用。在包括汽车在内的所有交通工具的设计中，它都是一个很重要的因素。大型建筑物涉及到风载荷，市内空气动力学研究城市的微气候环境，环境空气动力学研究大气环流和飞行对生态系统的影响。还有引擎设计所涉及的热流和内流也是空气动力学非常重要的一个方面。守恒定律空气动力学问题的求解依赖于气体在三个方面的守恒：质量守恒：只有在气体的速度高至必须考虑相对论效应时此定律才会失效。动量守恒：由牛顿第二定律推导可得。能量守恒：在不考虑粘性时，即机械能守恒；在必须考虑粘性的情况下，即机械能和热能的守恒。附面层流动附面层（又叫边界层）是一个非常重要的概念。1904年，德国著名科学家普朗特(Prandtl)首先提出边界层的概念。它来源于这样一个基本事实：通常情况下，空气的粘性或摩擦作用只在靠近物体表面很薄的一个区域内起主要作用，离开这个区域，粘性的影响急剧下降。我们称这样一个很小的区域为附面层（边界层）。边界层概念的提出，使得许多以前难以求解的问题变得可以求解，因为我们只需要在很小的一个区域考虑粘性的影响，求解纳维-斯托克斯方程。而在其他区域，只需要求解势流或者求解描述无粘性流体运动的欧拉方程。众所周知，势流和欧拉方程的求解难度远远低于纳维-斯托克斯方程。空气动力学超音速空气动力学协和飞机——“协和”超音超音速空气动力学研究当流动速度大于音速时的情况。比如计算协和飞机在巡航状态下的升力就是一个超音速空气动力学问题。超音速流动和亚音速流动有着显著的不同。在亚音速时，压力波动可以从流场后方传递至前方，而在超音速时，压力波动则无法传递至上游。这样，流体性质的变化便被压缩在一个极小的范围内，也就形成了所谓的激波。激波会将大量的机械能转化成热能。伴随着高粘性（参照雷诺数）流体的可压缩特性，激波的出现，是亚音速和超音速空气动力学的基本区别。亚音速空气动力学当流体流动速度小于音速时，我们称之为亚音速流动。更进一步，当马赫数（即流体速度与音速之比）小于 0.3时，气体的可压缩性可以忽略不计。空气动力学研究方法理论和实验空气动力学的研究，分理论和实验两个方面。理论和实验研究两者彼此密切结合，相辅相成。理论研究所依据的一般原理有：运动学方面，遵循质量守恒定律；动力学方面，遵循牛顿第二定律；能量转换和传递方面，遵循能量守恒定律；热力学方面，遵循热力学第一和第二定律；介质属性方面，遵循相应的气体状态方程和粘性、导热性的变化规律，等等。实验装备实验研究则是借助实验设备或装置，观察和记录各种流动现象，测量气流同物体的相互作用，发现新的物理特点并从中找出规律性的结果。由于近代高速电子计算机的迅速发展，数值计算在研究复杂流动和受力计算方面起着重要作用，高速电子计算机在实验研究中的作用也日益增大。因此，理论研究、实验研究、数值计算三方面的紧密结合是近代空气动力学研究的主要特征。研究过程空气动力学研究的过程一般是：通过实验和观察，对流动现象和机理进行分析，提出合理的力学模型，根据上述几个方面的物理定律，提出描述流动的基本方程和定解条件；然后根据实验结果，再进一步检验理论分析或数值结果的正确性和适用范围，并提出进一步深入进行实验或理论研究的问题。如此不断反复、广泛而深入地揭示空气动力学问题的本质。20世纪70年代以来，空气动力学发展较为活跃的领域是湍流、边界层过渡、激波与边界层相互干扰、跨声速流动、涡旋和分离流动、多相流、数值计算和实验测试技术等等。此外，工业空气动力学、环境空气动力学，以及考虑有物理化学变化的气体动力学也有很大的发展。其它力学分支学科静力学、动力学、流体力学、分析力学、运动学、固体力学、材料力学、复合材料力学、流变学、结构力学、弹性力学、塑性力学、爆炸力学、磁流体力学、空气动力学、理性力学、物理力学、天体力学、生物力学、计算力学主要物理学分支物理学概览、力学、热学、光学、声学、电磁学、核物理学、固体物理学2.图书钱翼稷著编辑本义项
基本资料作 者： 钱翼稷 编著出 版 社： 北京航天航空大学出版社出版时间： 字 数： 622000页 数： 430开 本： 16开I S B N ： 978-7-810-77509-0包 装： 平装定价：43.00内容简介本书对空气动力学作了全面介绍。内容分为两大部分，共12章。第一部分讲述流体力学与空气动力学的基础理论以及低速空气动力学，共有6章。前4章讲述空气动力学的基础理论。后两章讲述低速空气动力学，内容是低速翼型和低速机翼。第二部分讲述气体动力学的基础理论以及高速空气动力学，共有6章。包括气体动力学的基础理论，亚、跨、超声速流中的翼型与机翼及其气动特性。最后介绍高超声速流和计算流体动力学（CFD）。本书的读者对象主要是高等航空院校的本科学生，也可以供涉及流体力学或空气动力学的有关专业学生或从事这方面工作的人员参考。图书目录绪论0.1 空气动力学的研究对象、范围及其分类0.2 空气动力学的研究方法第1章 流体属性与流体静力学1.1 连续介质的概念：介质内部一点处的密度1.2 流体内部一点处的压强1.3 完全气体的状态方程1.4 气体的弹性和流动性1.5 流体的粘住 1.6 作用在流体微团上的力——表面力和彻体力1.7 流体的静平衡方程——欧拉静平衡议程1.8 标准大气习题第2章 流体运动学和动力学基础2.1 流场及其描述方法2.2 流体微团的运动分析2.3 质量方程2.4 欧拉运动方程及N-S方程2.5 环量与涡 习题第3章 低速平面位流3.1 平面不可压位流的基本方程，流函数3.2 几种简单的二维位流3.3 一些简单的叠加举例3.4 二维对称物体绕流的数值解习题第4章 边界层流动4.1 边界层概念的提出4.2 平面不可压层流边界层微分方程4.3 平板边界层的解4.4 可压流边界层习题第5章 低速翼型第6章 低速机翼及其气动特性第7章 高速可压流动基础第8章 亚、跨声速流中的翼型与机翼第9章 超声速翼型的气动特性第10章 超声速机翼的气动特性第11章 高超声速流第12章 计算流体动力学附表参考文献 3.图书陆志良著编辑本义项
基本资料书 名： 空气动力学作 者：陆志良出版社： 北京航空航天大学出版社出版时间： ISBN: 9开本： 16开定价： 38.00元内容简介本书为航空航天、兵器、空军等国防院校的本科生《空气动力学》教材。全书共10章，内容分为流体力学基础和飞行器空气动力学，这两部分相对独立但又有机结合。第1～5章为流体力学与空气动力学的基础部分。主要介绍的是流体力学基础知识、流体运动基本控制方程和基本规律、低速位流理论、高速可压流的基础知识和粘流与边界层基础。第6～10章为飞行器空气动力学部分。主要介绍的是低速翼型和低速机翼的空气动力特性；亚声速、超声速、跨声速流中的翼型与机冀气动特性及跨声速、高超声速流初步知识；计算流体力学初步知识。 本书供飞行器设计专业本科生使用，也可供涉及流体力学、空气动力学的有关专业学生使用，还可供从事空气动力学相关工作的人员参考。图书目录第1章 流体力学基础知识1.1 流体力学的基本任务和研究方法1.1.1 基本任务1.1.2 研究方法1.2 流体力学以及空气动力学的发展概述1.3 流体介质1.3.1 连续介质假设1.3.2 流体的压强、密度、温度和速度1.3.3 气体的状态方程1.3.4 压缩性、粘性和传热性1.3.5 流体的模型化1.4 气动力和力矩1.4.1 升阻力和力矩1.4.2 气动力及力矩系数1.4.3 压力中心1.5 矢量和积分知识1.5.1 矢量代数1.5.2 典型的正交坐标系1.5.3 标量场和矢量场1.5.4 标量积和矢量积1.5.5 标量场的梯度1.5.6 矢量场的散度1.5.7 矢量场的旋度1.5.8 线积分1.5.9 面积分1.5.10 体积分1.5.11 线积分、面积分和体积分之间的关系1.6 控制体和流体微团1.6.1 控制体1.6.2 流体微团1.6.3 速度散度的物理意义1.6.4 物质导数复习思考题第2章 流体运动基本方程和基本规律2.1 连续方程2.2 动量方程2.3 能量方程2.4 方程的基本解法2.4.1 方程的理论解2.4.2 数值解——计算流体力学2.5 微团运动分析2.5.1 流场的迹线、流线2.5.2 角速度、旋度和角变形率2.5.3 流函数、速度位以及相互关系2.6 旋涡运动2.6.1 涡线、涡管以及旋涡强度2.6.2 速度环量和斯托克斯定理2.6.3 毕奥一萨伐尔定理及直线涡的诱导速度2.6.4 亥姆霍兹旋涡定理复习思考题第3章 不可压无粘流3.1 伯努利方程及应用3.1.1 无旋流中的积分3.1.2 有旋流中的积分3.2 拉普拉斯方程3.3 拉普拉斯方程的基本解3.3.1 直匀流3.3.2 点源3.3.3 点涡3.3.4 偶极子3.4 基本解叠加……第4章 高速可压无粘流第5章 粘流和边界层流动第6章 低速翼型的气动特性第7章 机翼的低速气动特性第8章 亚声速翼型和机翼的气动特性第9章 超声速线化理论及跨声速、高超声速流初步第10章 计算流体力学初步附录A 常用气动表附录B 主要符号表附录C 名人简介参考文献 4.清华大学出版社图书编辑本义项
空气动力学（上册）图书信息书名：空气动力学（上册）ISBN：5作者：吴子牛等 定价：49.8元出版日期：出版社：清华大学出版社图书简介本书涉及空气动力学的经典内容和一些非经典内容。经典内容包括升力产生的无粘与粘性机制，低速翼型与机翼空气动力学，一般亚、跨、超音速空气动力学和粘性流动的一些内容。非经典内容包括非定常空气动力学，高超音速流动及相关技术和大气环境与大气飞行器。除飞行器本身的空气动力学外，还较多介绍了一些其他飞行物包括昆虫所涉及的空气动力学现象。本书兼顾了空气动力学的规范内容和趣味性内容。本书配套出版教学用电子教案和习题分析与解答。本书可作为流体力学专业背景的本科生和研究生学习空气动力学的教材，也可供从事相关工作的各类专业人员学习参考。目录第1章低速运动物体升力产生机制11.1引言21.1.1力与升力21.1.2流体力学基本方程的来源与分类51.1.3一些重要的历史事件91.1.4部分杰出空气动力学家介绍131.2复势函数与勃拉休斯定理211.2.1复势函数211.2.2勃拉休斯定理231.3保角变换261.3.1保角变换及其性质261.3.2两平面之间的速度关系与环量关系291.3.3几种特殊变换与特殊流动，带攻角的流动，绕角的流动301.4儒可夫斯基翼型流动361.4.1儒可夫斯基对称翼型361.4.2一般儒可夫斯基翼型381.5库塔条件与计算升力的数学理论391.5.1库塔条件391.5.2环量的确定431.5.3儒可夫斯基升力定理441.5.4绕平板与儒可夫斯基翼型的力471.5.5儒可夫斯基翼型的力矩491.5.6最大升力系数501.6固壁干扰与镜像法, 多点涡圆柱绕流521.6.1直壁影响521.6.2圆壁的干扰531.6.3风洞实验的洞壁修正551.6.4多点涡圆柱绕流571.7升力产生机制的进一步描述591.7.1概述591.7.2升力产生机制的常见解释611.7.3升力产生机制的总结631.8升力产生的粘性机制与球类运动空气动力学641.8.1无分离与有分离圆柱或圆球的压力分布651.8.2马格努斯效应与球类运动691.8.3非旋转效应761.9鸟类与昆虫飞行升力机制简介791.9.1翱翔（滑翔）791.9.2低频简单扑翼801.9.3高频复杂扑翼82附录Ⅰ复变函数相关知识84Ⅰ.1复变量基本定义与基本运算公式84Ⅰ.2解析函数85Ⅰ.3极值与留数定理86Ⅰ.4多极点留数的简化87Ⅰ.5柯西公式88附录ⅡSchwarz?Christoffel变换90Ⅱ.1Schwarz?Christoffel变换与定理90Ⅱ.2Schwarz?Christoffel变换的若干应用92Ⅱ.3昆虫问题95本章习题100本章参考文献105第2章低速翼型与机翼流动1072.1翼型的几何定义1082.2气动参数定义1112.2.1升力与阻力，升阻比1112.2.2力矩，压力中心，焦点1132.2.3力矩在飞行器控制中的意义1182.3薄翼理论1192.3.1基本思想1192.3.2薄翼理论基本方程的求解1222.3.3薄翼的气动特性1232.4厚翼处理： 面涡法1272.5机翼的几何特征、升力线理论与气动特性1292.5.1机翼的几何形状与气动参数1292.5.2定性分析1332.5.3升力线理论1352.5.4升力面理论与涡格法1492.5.5地面效应157附录Ⅲ旋涡的若干概念与性质158附录Ⅳ毕奥?萨伐尔定律及其应用160附录Ⅴ定积分的证明162附录Ⅵ各种机翼的低速气动特性分析163Ⅵ.1大展弦比机翼的失速特性163Ⅵ.2后掠翼的气动特性164Ⅵ.3小展弦比机翼的气动特性与涡升力167本章习题169本章参考文献172第3章高速空气动力学1733.1可压缩流动与一维定常流动理论1733.1.1可压缩流动概述1733.1.2三障现象1753.1.3激波与激波厚度1783.1.4绝热流动与非绝热流动1813.1.5等熵流动1903.1.6小扰动、影响区域、马赫角与马赫锥1923.1.7正激波关系式1933.1.8一维定常流动理论1973.2高速流动的小扰动理论2103.2.1理想等熵定常流动的基本方程2113.2.2小扰动基本方程2143.2.3线化的物面边界条件2173.2.4线化压力系数2183.2.5阿克莱经典问题，波阻2193.2.6滑移线不稳定分析2243.2.7亚音速线化流动的相似法则2283.2.8超音速二维机翼的线化解2363.2.9超音速气流与亚音速气流的本质区别2433.3超音速流动2433.3.1特征线理论2443.3.2传统膨胀波理论2543.3.3斜激波2623.3.4超音速翼型与机翼流动2703.4跨音速流动2773.4.1临界马赫数与临界压力2783.4.2机翼绕流图画，极限特征线2793.4.3跨音速相似律2833.4.4超临界翼型2863.4.5跨音速面积律2893.4.6速度图法2923.4.7卡门?钱学森公式296本章习题301本章参考文献309第4章空气动力学中的粘性流动基础3104.1粘性流动基本方程的各种形式讨论3134.1.1牛顿本构关系的两种推导3134.1.2N?S方程的多样性3184.1.3高温混合气体能量方程，组元守恒方程，反应热的物理意义3224.1.4高温混合气体方程组的求解过程3264.1.5平衡流、非平衡流与冻结流3284.2不可压流动边界层基本方程及其求解3324.2.1边界层基本方程与勃拉休斯解3334.2.2温度边界层方程与求解3374.3与边界层流动相关的基本概念3404.3.1边界层厚度与无粘流理论的边界层修正3404.3.2边界层分离3424.4可压缩与高超音速边界层基本方程与求解3464.4.1可压缩与高超音速边界层基本方程3474.4.2可压缩与高超音速边界层基本方程相似性变换3484.4.3可压缩平板边界层绕流相似性解3524.4.4驻点绕流相似性解3534.4.5可压缩边界层能量方程的克罗柯?布赛曼解3564.4.6绝热壁的恢复温度与复温因子3574.5有化学反应高速边界层流动方程及相似性解3594.5.1基本方程3594.5.2边界条件3634.5.3相似性解3644.6湍流及湍流模拟概述3674.6.1转捩与稳定性的基本概念3674.6.2湍流特征3764.6.3光滑壁面湍流边界层的结构3794.6.4湍流统计平均方法3824.6.5雷诺平均方法、湍流半经验理论与最简单的湍流模型3834.6.6湍流代数模型与二阶矩模型3874.6.7转捩/湍流模型3944.6.8湍流直接模拟与大涡模拟3974.7升阻力、升阻比与气动热的估算4044.7.1摩擦系数与换热系数4044.7.2翼型与机翼的升阻比估算4094.7.3气动热计算公式4144.7.4驻点热流的进一步讨论与计算公式应用419附录Ⅶ分子粘性系数、热传导系数和扩散系数423Ⅶ.1分子粘性系数423Ⅶ.2热传导系数425Ⅶ.3扩散系数426Ⅶ.4总热传导系数与平衡普朗特数429本章习题430本章参考文献435空气动力学（下册）图书信息书名：空气动力学（下册）ISBN：0作者：吴子牛、王兵、周睿 定价：69.8元出版日期：出版社：清华大学出版社图书简介本书分为上、下两册，涉及空气动力学的经典内容和一些非经典内容。经典内容包括升力产生的无粘与粘性机制，低速翼型与机翼空气动力学，一般亚、跨、超音速空气动力学和粘性流动的一些内容。非经典内容包括非定常空气动力学，高超音速流动及相关技术和大气环境与大气飞行器。除飞行器本身的空气动力学外，还较多地介绍了一些其他飞行物包括昆虫所涉及的空气动力学现象。本书兼顾了空气动力学的规范内容和趣味性内容。本书配套出版了教学用电子教案和习题分析与解答。本书可作为流体力学专业背景的本科生和研究生学习空气动力学的教材，也可供从事相关工作的各类专业人员学习参考。目录第5章 非定常空气动力学15.1 非定常流动与坐标系的选择15.1.1 非定常流动分类15.1.2 绝对静止系与非惯性运动系的关系35.1.3 绝对静止系与惯性运动系95.1.4 惯性运动系流动求解与动力学过程135.1.5 圆柱加速运动155.1.6 附加惯性系数的一般求法185.2 物体作刚体运动引起的流动215.2.1 物体作任意运动在惯性运动系中引起的势函数215.2.2 运动物体的勃拉休斯定理245.2.3 运动椭圆所受的力和力矩265.3 纸片与椭圆的下落运动275.3.1 纸片模化处理： 运动椭圆问题285.3.2 有涡脱落的情况295.4 可压缩非定常流动325.4.1 特征线方法335.4.2 简单波与一维膨胀波385.4.3 运动激波关系式455.4.4 黎曼问题525.4.5 波的反射与相互作用575.5 不可压缩与可压缩非定常流动的本质区别645.5.1 小扰动传播规律655.5.2 大扰动问题665.5.3 粘流问题665.5.4 不可压缩流动的真正意义685.6 特征线差分法与现代计算流体力学简介705.6.1 特征线差分法705.6.2 现代计算流体力学方法745.6.3 计算流体力学无量纲参数CFL数，数值稳定性765.7 复杂运动非定常粘性升力机制简介785.7.1 运动物体引起的非定常流动动量定理及其应用785.7.2 涡量守恒定理825.7.3 用主力矩计算气动力的吴镇远定理845.7.4 吴镇远定理的分析与应用、集中涡885.7.5 Weis-Fogh的非定常高升力机制945.7.6 鸟类和昆虫的运动学与气动特性简介101附录VIII 附加惯性张量的性质108附录Ⅸ 任意运动物体合力表达式109附录Ⅹ 任意运动物体力矩表达式111附录Ⅺ 椭圆作任意运动所受的合力和力矩112附录Ⅻ 纸片下落问题的背景与研究现状简介120Ⅻ.1 背景与概述120Ⅻ.2 研究现状120本章习题124本章参考文献128第6章 高超音速及相关技术概述1316.1 高超音速流动的基本特征1316.1.1 薄激波层1336.1.2 强粘性效应1346.1.3 高熵层1356.1.4 高温真实气体效应1356.1.5 低密度效应与低雷诺数效应1366.1.6 小结1376.2 高超音速无粘流基本知识1386.2.1 马赫数无关原理1396.2.2 牛顿流模型1416.3 高超音速粘流基本知识1446.3.1 驻点热流1446.3.2 粘性效应与粘性相互作用简介1466.4 高温真实气体效应1516.4.1 高温空气的性质1526.4.2 化学与振动非平衡1546.4.3 非平衡流动、平衡流动和冻结流动概念及其模型1586.4.4 空气平衡流动计算模型举例1646.4.5 激光与太阳能热推进的冲量耦合系数与比冲1716.5 低密度（稀薄）效应1736.5.1 流动分区1736.5.2 不同流动区域的计算模型1756.5.3 自由分子流区的气动力计算、与DSMC方法的比较1796.6 空气热力学效应1866.6.1 空气热力学的重要性1866.6.2 高速边界层与转捩1886.6.3 激波反射与激波干扰现象1896.6.4 高超音速飞行器激波干扰现象分析1976.7 高超音速相关技术概述2016.7.1 实验中如何获得高马赫数2016.7.2 高超音速再入飞行的飞行力学问题2026.7.3 高超音速再入气动热问题2066.7.4 乘波体简介2096.7.5 高超音速飞行器若干关键技术分析2116.8 吸气式发动机工作原理分析2186.8.1 超音速飞行对发动机的要求2186.8.2 涡喷与涡扇发动机简介2206.8.3 冲压发动机简介2236.8.4 冲压发动机工作原理分析2246.8.5 均匀混合气体燃烧波理论2326.8.6 超燃冲压发动机关键技术简介2356.8.7 减阻问题238本章习题240本章参考文献244第7章 空气动力学与大气飞行器2477.1 飞行空间与大气环境2477.1.1 飞行空间2477.1.2 大气结构2497.1.3 大气的成分2517.1.4 标准大气的数学模型2527.1.5 大气物理特征2547.2 飞行器气动部件及其作用2707.2.1 翼型升力、阻力与失速特性2707.2.2 机翼特性2737.2.3 尾翼2867.2.4 副翼、扰流片与减速板2917.2.5 涡流发生器2937.2.6 边条翼2967.2.7 翼身融合2997.2.8 高升力装置(增升装置)3017.3 飞行器气动布局及性能3047.3.1 飞机气动布局3057.3.2 飞机飞行性能的一般性概述3117.3.3 飞机的平衡、稳定性与操纵性3187.3.4 飞机的机动性3257.3.5 高超音速飞行器的再入飞行力学3307.3.6 典型飞机及其特点3367.3.7 飞行动物与微型扑翼飞行器3447.3.8 现代气动布局飞机--飞翼设计分析举例3537.4 飞机数据综合比较3617.4.1 气动数据比较3617.4.2 飞行性能数据比较3667.4.3 几何形状数据比较3707.4.4 整体性能数据比较3747.5 一体化设计中的气动隐身设计与飞机综合概念设计3787.5.1 隐身与雷达散射截面积3797.5.2 飞行器总体布局和外形的隐身设计3847.5.3 飞行器隐身/?气动一体化设计3937.5.4 SEACD: 综合化飞机概念设计环境4027.5.5 国外几种隐身战斗机低RCS外形技术分析406本章习题416本章参考文献419总附录A 热力学、统计力学与动力论基础知识421A.1 经典热力学基础回忆421A.2 化学热力学基础427A.3 统计热力学基础435A.4 动力论基础445A.5 化学反应速率方程，平衡常数448A.6 音速公式451A.7 几个基本关系式的证明453总附录A参考文献454总附录B 空气动力学的应用范围简介455B.1 空气运动的简单与复杂455B.2 自然规律与空气动力学458B.2.1 宏观气象学与空气动力学459B.2.2 微观气象学与空气动力学461B.2.3 森林空气动力学465B.2.4 鸟和昆虫飞行空气动力学466B.3 工业、工程与空气动力学470B.3.1 建筑物空气动力学471B.3.2 车辆空气动力学473B.3.3 风能利用476B.3.4 体育中的空气动力学477B.4 航空、航天与空气动力学483B.4.1 飞机空气动力学483B.4.2 航天空气动力学488B.4.3 气动弹性、气动噪声和气动光学492总附录B参考文献498总附录C 风洞简介500C.1 低速风洞简介501C.2 亚音速风洞505C.3 跨音速风洞510C.4 超音速风洞516C.5 高超音速风洞522总附录C参考文献528总附录D 飞艇空气动力学529D.1 飞艇简介529D.1.1 飞艇的结构特点和工作原理529D.1.2 飞艇的发展简史538D.2 基本概念545D.2.1 基本参数545D.2.2 附加惯性、附加密度和表观密度547D.2.3 称量重量（净重）549D.3 飞艇常规空气动力学问题552D.3.1 飞艇空气动力学的理论基础及应用552D.3.2 阻力与低阻力外形563D.3.3 升力、力与力矩特性570D.3.4 柔性外壳的流固耦合577D.3.5 飞艇与阵风的相互作用583D.4 高空飞艇带来的新空气动力学问题简述594D.4.1 新空气动力学问题简介594D.4.2 穿越强风带的发射/回收过程597D.4.3 分片外形的气动效应605D.5 平流层飞艇总体设计609D.5.1 环境参数609D.5.2 飞艇的几何参数611D.5.3 飞艇组件的技术指标及质量参数612D.5.4 飞艇的力学参数614D.5.5 各参数之间满足的平衡关系615D.5.6 简单估算的算例616D.5.7 升浮一体化设计619总附录D参考文献622索引624参考文献642《空气动力学》（上册）勘误表644
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