空氣動力學基礎(2024年科學出版社出版的圖書)

《空氣動力學基礎》是2024年科學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：空氣動力學基礎
• 出版時間：2024年3月1日
• 出版社：科學出版社
• ISBN：9787030765451

內容簡介

《空氣動力學基礎》以空氣流動的基本規律為線索，圍繞流體力學、空氣動力學基本原理與方法，討論了空氣動力學及其在航空工程套用中的相關內容。主要內容包括：流體性質和流體靜力學；流體力學基本方程；理想流體位流理論；超聲速流動理論基礎；粘性流動的理論基礎；翼型與機翼的低速、亞聲速、超/跨聲速氣動特性；全機的空氣動力特性；計算流體力學的相關方法與技術；相似性理論與量綱分析方法以及風洞試驗的基礎知識。

圖書目錄

前言

第1章流體性質和流體靜力學1

1.1流體及其連續介質假設1

1.1.1流體1

1.1.2流體的連續介質假設1

1.2流體的主要物理性質2

1.2.1流體的主要表征參數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套用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式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式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旋渦運動的數學描述78

3.2.3存在於理想流體中旋渦的基本特徵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式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

3.4二維定常可壓位流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**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方程114

4.2聲速和馬赫數116

4.2.1聲速116

4.2.2馬赫數及其與壓縮性的關係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、後氣流參數的關係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雷諾數和臨界雷諾數137

5.1.3湍流變數的描述方法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附面層的轉捩現象145

5.2.4附面層的分離現象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坐標與方程的特徵變換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170

6.1.1翼型的幾何參數170

6.1.2翼型迎角和空氣動力係數171

6.2庫塔-茹科夫斯基後緣條件172

6.2.1理想不可壓流繞翼型流動172

6.2.2環量的產生和後緣條件的關係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*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189

7.1.1機翼的幾何參數189

7.1.2機翼的空氣動力係數191

7.2大展弦比直機翼低速氣動特性192

7.2.1繞流流態及特點分析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後掠翼低速氣動特性205

7.3.1無限翼展斜置翼的氣動特性205

7.3.2後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基於馬赫數的流動分類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局部激波產生和發展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機身的幾何參數與繞流特點250

10.1.1機身的幾何參數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機身摩擦阻力係數252

10.2.2頭部壓差阻力係數253

10.2.3尾部壓差阻力係數255

10.2.4底部阻力係數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*線265

習題265

第11章計算流體力學初步266

11.1綜述266

11.2格線及其生成方法267

11.2.1結構格線生成方法268

11.2.2非結構格線生成方法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套用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風洞試驗的優缺點及可靠性分析304

13.3風洞發展簡史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值表k=1.4 329