本教材对空气动力学基础作了介绍,全书共分7章,分别介绍了流体力学与热力学基础知识、二维位势流流动、定常一维流动、膨胀波与激波、层流与湍流边界层、气体的多维流动分析以及计算流体力学基础,涵盖了空气动力学的主要基础内容,从低速到高速、从一维到三维、从亚声速到高超声速流动的基础内容。全书特别注意讲述空气动力学的基本概念、基本方程和基本求解方法,始终贯穿了基础、实用、简练的方针,力图做到深入浅出,少而精。
本书可作为高等工业院校有关专业的专业基础教材,特别是作为飞行器设计、宇航动力、发射工程、航天运输、工程力学、安全工程以及能源动力类等专业的教材,也可供相关专业的科技人员参考。
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王保国 教授,博士生导师,1947年生、山东省临清市人。北京市教学名师、北京理工大学流体力学学科带头人。在中国科学院学习与工作的16年间,曾两次荣获中国科学院科技进步奖;1993年荣获国家劳动人事部首届全国博士后奖,成为1986至1993年问全国50名获奖人之一;在清华
第1章 流体力学与热力学基础知识
1.1 空气动力学与气体动力学的发展概况
1.1.1 空气动力学研究的基本任务
1.1.2 空气动力学与气体动力学的发展
1.1.3 空气动力学与气体动力学的分类
1.1.4 空气动力学与气体动力学的研究方法
1.1.5 我国空气动力学与气体动力学的发展概况
1.2 气体的基本物理性质
1.2.1 流体的密度、压强和温度
1.2.2 气体的压缩性、黏性和传热性
1.2.3 流体的基本模型
1.2.4 标准大气
1.3 声速和马赫数
1.3.1 声速
1.3.2 马赫数
1.4 热力学中的基本定律
1.4.1 气体、状态方程、内能和焓
1.4.2 热力学及时定律
1.4.3 热力学第二定律
1.5 描述流体运动的两种方法
1.5.1 流场及其两种描述方法
1.5.2 迹线、流线和流管
1.6 流体微团运动的分析
1.6.1 微团运动的分析
1.6.2 散度、旋度和速度势
1.7 连续方程的微分与积分形式
1.7.1 连续方程的积分形式
1.7.2 连续方程的微分形式
1.8 动量方程的微分与积分形式
1.8.1 动量方程的积分形式
1.8.2 动量方程的微分形式
1.9 能量方程的微分与积分形式
1.9.1 能量方程的积分形式
1.9.2 能量方程的微分形式
1.9.3 一维定常流的能量方程
习题1
第2章 二维位势流流动
2.1 不可压缩流体的速度势方程
2.1.1 基本方程与边界条件
2.1.2 流动的叠加
2.2 几种简单的二维位势流
2.2.1 直匀流、点源与点涡
2.2.2 直匀流中的点源
2.2.3 等强度的点源和点汇——偶极子
2.3 库塔一儒可夫斯基升力定理
2.3.1 绕圆柱的无环量流动
2.3.2 绕圆柱的有环量流动
2.3.3 库塔一儒可夫斯基定理
习题2
第3章 定常一维流动
3.1 几种简单的一维定常流动
3.2 绝热流和等熵流
3.2.1 能量方程及其特征常数
3.2.2 无量纲速度——A数
3.2.3 沿流线的等熵关系式
……
第4章 膨胀波与激波
第5章 层流与湍流边界层
第6章 气体的多维流动分析
第7章 计算流体力学基
附表1 常见流体的密度和重度
附表2 空气和水的物理属性
附表3 标准大气的物理属性
附表4 一维等熵流气动函数表
附表5 气体动力学函数表(k=1.4时)
附表6 正激波前后气流参数表(k=1.4时)
附表7 斜激波前后气流参数表(气体k=1.4)
附表8 有摩擦等截面管中的绝热流动表
附表9 普朗特—迈耶函数表(k=1.4时)
参考文献
第1章 流体力学与热力学基础知识
1.1 空气动力学与气体动力学的发展概况
1.1.1 空气动力学研究的基本任务
空气动力学与气体动力学是研究气体与物体之问有相对运动时气体运动的基本规律,以及气体与物体之间作用力的科学。
空气动力学与气体动力学首先与飞机的产生、发展联系在一起。在这个意义上,这门科学对于航空航天专业来讲要涉及到飞行器的飞行性能、稳定性和操纵性问题。
气体相对于物体的运动,可以在物体的外部进行,例如空气流过飞机表面、导弹表面和螺旋桨等;也可以在物体的内部进行,像空气在风洞内部、进气道内部或者叶轮机械内部的流动。在这些外部或内部流动中,尽管空气的具体运动和研究运动的目的有所不同,但它们都有一些共同的流动现象,遵循一些共同的流动规律,例如:满足质量守恒、牛顿第二定律、能量守恒和热力学及时定律、第二定律等。
研究空气动力学与气体动力学的基本任务,不仅要认识这些流动所发生的一些现象的基本实质,而且要找出这些共同的基本规律在空气动力学与气体动力学中的表述,并且研究如何应用这些规律能动地解决飞行器以及各种动力装置中的气体动力问题。
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市人。北京市教学名师、北京理工大学流体力学学科带头人。在中国科M学院学习与工作的年间,