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绪论 1

0.1 空气动力学的研究对象、内容及分类 1

0.2 空气动力学的研究方法 2

第1章 基础知识 4

1.1 热力学基础知识 4

1.1.1 热力学的物系 4

1.1.2 气体的状态方程 4

1.1.3 热力学第一定律：内能和焓 6

1.1.4 热力学第二定律：熵 7

1.2 声速和马赫数 9

1.2.1 扰动波的基本知识 9

1.2.2 微弱扰动传播过程与传播速度——声速 9

1.2.3 声速公式 11

1.2.4 马赫数 13

1.3 微弱扰动的传播区——马赫锥 14

1.4 大气结构与标准大气 15

1.4.1 大气结构 15

1.4.2 国际标准大气 17

1.4.3 压强和密度随高度的变化 17

1.5 空气与飞行器的相互作用 19

1.5.1 空气动力和力矩 19

1.5.2 空气动力及力矩系数 19

1.5.3 空气动力坐标系 20

1.5.4 空气动力和力矩的分解 21

习题 22

第2章 流体运动基本方程 24

2.1 系统与控制体 24

2.2 连续方程 25

2.2.1 积分形式的连续方程 25

2.2.2 微分形式的连续方程 26

2.3 动量方程 28

2.3.1 积分形式的动量方程 29

2.3.2 黏性流体中的应力 30

2.3.3 微分形式的动量方程 31

2.4 能量方程 34

2.5 无旋流动的速度位方程及其线化 35

2.5.1 无旋流动和速度位函数 35

2.5.2 无旋流动的速度位方程 36

2.5.3 速度位方程的线化 37

2.5.4 边界条件 39

2.5.5 压力系数的展开式 40

习题 41

第3章 一维定常管流 45

3.1 一维等熵流动和气体动力学函数 45

3.1.1 基本关系式 45

3.1.2 几种参考状态与速度系数 50

3.1.3 气体动力学函数及其应用 54

3.1.4 喷管性能计算 60

3.1.5 火箭推力公式 63

3.2 收缩喷管 68

3.2.1 喷管出口气流参数及临界压强比 68

3.2.2 三种流动状态 69

3.2.3 壅塞状态 72

3.3 拉瓦尔喷管 73

3.3.1 等熵流中的面积比公式 73

3.3.2 反压比对拉瓦尔喷管中流动的影响 74

3.4 等截面摩擦管流 83

3.4.1 等截面摩擦管流的焓熵图 83

3.4.2 摩擦对气流参数的影响 84

3.4.3 摩擦管中气流参数的计算 87

3.4.4 摩擦壅塞 90

3.5 换热管流 93

3.5.1 热量交换对气流参数的影响 93

3.5.2 换热管流的计算 96

3.5.3 加热壅塞 97

3.6 等截面加质管流 98

3.6.1 基本方程 99

3.6.2 侧壁有质量加入对管中流速的影响 100

3.6.3 加质管流的计算公式 102

习题 105

第4章 低速平面位流 109

4.1 不可压位流的速度位方程和流函数 109

4.2 几种简单的二维位流 112

4.2.1 直匀流 112

4.2.2 点源 113

4.2.3 偶极子 115

4.2.4 点涡 117

4.3 简单位流的叠加 118

4.3.1 直匀流加点源 118

4.3.2 直匀流加偶极子 120

4.4 库塔－儒科夫斯基升力定理 122

4.4.1 绕圆柱的有环量的流动 122

4.4.2 绕圆柱有环量流动的升力 124

习题 126

第5章 膨胀波与激波 128

5.1 膨胀波 128

5.1.1 壁面外折微小角度dθ 128

5.1.2 普朗特－迈耶尔（Prandtl-Meyer）流动 128

5.1.3 膨胀波前后气流参数变化与外折角的关系 129

5.2 微弱压缩波 132

5.3 膨胀波的反射和相交 134

5.3.1 膨胀波在固壁上的反射 134

5.3.2 膨胀波的终止 134

5.3.3 膨胀波的相交 134

5.3.4 膨胀波在自由边界上的反射 135

5.3.5 膨胀波与弱压缩波相交 135

5.4 正激波 136

5.4.1 正激波的形成 136

5.4.2 正激波的传播速度Vs 138

5.4.3 正激波前后速度系数之间的关系 140

5.4.4 正激波前后气流参数与Ma1的关系 141

5.5 斜激波 144

5.5.1 由方向决定的激波 144

5.5.2 由压强决定的激波 153

5.6 激波的反射与相交 153

5.6.1 激波在固体壁上的反射 153

5.6.2 激波的终止 155

5.6.3 异侧激波的相交 155

5.6.4 同侧激波的相交 156

5.6.5 激波在自由边界上的反射及喷管出口外波系 157

5.7 圆锥激波 157

5.7.1 圆锥绕流的特点 157

5.7.2 气流参数计算 159

习题 160

第6章 黏性边界层理论 164

6.1 黏性边界层概念 164

6.1.1 边界层概念的意义 164

6.1.2 边界层流动图画 164

6.2 边界层的厚度 166

6.2.1 边界层厚度δ 166

6.2.2 边界层位移厚度δ 166

6.2.3 边界层动量损失厚度δ 167

6.3 平面不可压层流边界层微分方程 168

6.3.1 二维平板的边界层微分方程 168

6.3.2 二维微弯曲面的边界层微分方程 170

6.3.3 定常层流边界层解法思路 171

6.4 平板边界层的解 172

6.4.1 布拉休斯（Blasius）解 172

6.4.2 卡门动量积分关系式 176

6.5 边界层的分离 180

6.5.1 曲壁边界层及分离现象 180

6.5.2 流动状态对边界层分离的影响 181

6.5.3 边界层分离与压差阻力 181

6.6 可压流边界层 182

6.6.1 温度边界层及气动热 182

6.6.2 高速、高温对边界层的影响 185

6.6.3 可压流中平板的摩擦系数 190

6.6.4 壁面热流密度qw的计算 193

习题 193

第7章 高超声速空气动力学基础 196

7.1 高超声速流动特征 196

7.1.1 高超声速绕流图画 196

7.1.2 高超声速流动主要特征 197

7.1.3 高超声速空气动力学的研究内容和研究方法 200

7.2 高超声速飞行器气动特性工程计算方法 201

7.2.1 高超声速无黏流的基本激波关系式 201

7.2.2 牛顿流理论 203

7.2.3 牛顿压力系数公式的李斯修正式 206

7.2.4 布泽曼修正公式 210

7.3 高超声速飞行器气动加热工程计算方法 210

7.3.1 传热的基本形式 210

7.3.2 高超声速气动加热形式 211

7.3.3 壁面状态对气动热影响 213

7.3.4 高温空气平衡组分 213

7.3.5 定常流动壁温计算 214

习题 220

第8章 飞行器部件空气动力学 223

8.1 翼型的几何特性及绕流图画 223

8.1.1 翼型的几何特性 223

8.1.2 翼型的绕流图画 224

8.1.3 低速薄翼型理论 228

8.1.4 超声速薄翼型理论 229

8.2 翼面 232

8.2.1 翼面的几何特性 232

8.2.2 翼面的绕流图画 234

8.2.3 升力线理论 238

8.2.4 升力面理论大意 242

8.2.5 压缩性修正 243

8.2.6 超声速前缘矩形平板翼和三角形平板翼的气动特性 245

8.3 细长旋成体的轴对称绕流 246

8.3.1 细长旋成体亚声速轴对称绕流 246

8.3.2 细长旋成体超声速轴对称绕流 248

8.3.3 超声速最小阻力旋成体头部形状 249

8.4 细长旋成体的非轴对称绕流 250

8.4.1 基本方程和边界条件 250

8.4.2 流动分解 251

8.4.3 细长体理论的主要结果 252

8.5 弹翼－弹身干扰 254

8.5.1 弹翼－弹身干扰因子 254

8.5.2 弹翼－弹身干扰机理 255

8.5.3 细长体理论公式 256

8.5.4 弹翼－弹身干扰因子经验公式 259

8.6 前翼－尾翼干扰 260

8.6.1 前翼－尾翼干扰机理 260

8.6.2 细长体理论公式 261

8.7 非圆截面弹身的气动特性 265

8.7.1 概述 265

8.7.2 旋成体大攻角绕流法向力系数和俯仰力矩系数 266

8.7.3 沿纵轴截面积不变的非圆截面弹身气动特性 268

8.7.4 各种横截面形状（？）SBT、（？）Nt的计算公式 269

习题 275

第9章 导弹气动布局及气动特性工程计算方法 277

9.1 导弹气动布局 277

9.1.1 翼面沿弹身周向布置形式 277

9.1.2 翼面沿弹身的轴向配置形式与性能特点 278

9.2 导弹气动力工程计算的部件组合法 284

9.2.1 导弹气动力计算的部件组合法 284

9.2.2 导弹部件气动特性分解 285

9.3 旋成体弹身阻力系数和升力系数工程计算方法 285

9.3.1 旋成体弹身的零攻角轴向力系数 285

9.3.2 攻角对弹身轴向力系数的影响 294

9.3.3 旋成体弹身的法向力系数 295

9.3.4 旋成体弹身的升力系数和阻力系数 304

9.4 弹翼的轴向力系数和法向力系数工程计算方法 304

9.4.1 弹翼的零攻角轴向力系数 304

9.4.2 弹翼的线性法向力系数 311

9.4.3 弹翼的非线性法向力系数 313

9.4.4 弹翼的升力系数和阻力系数 316

9.5 弹翼－弹身－尾翼组合体升力系数和阻力系数工程计算方法 317

9.5.1 弹翼－弹身－尾翼组合体的法向力系数 317

9.5.2 弹翼－弹身－尾翼组合体的轴向力系数 318

9.5.3 弹翼－弹身－尾翼组合体的升力系数和阻力系数 320

习题 320

第10章 空气动力学实验基础 321

10.1 概述 321

10.1.1 空气动力学实验的基本方法 321

10.1.2 空气动力学实验的任务与内容 322

10.1.3 空气动力学实验的发展概况 322

10.2 空气动力学实验的理论基础 323

10.3 风洞及分类 329

10.3.1 风洞的功能与分类 329

10.3.2 低速风洞 330

10.3.3 亚声速风洞 331

10.3.4 跨声速风洞 332

10.3.5 超声速风洞 332

10.3.6 高超声速风洞 335

10.4 风洞实验模型设计 336

10.5 风洞模型常规实验 337

10.5.1 测力实验 338

10.5.2 压力分布测量 341

10.5.3 铰链力矩实验 342

附表 347

附表1 常见流体的密度和重度 347

附表2 空气和水的属性 347

附表3 标准大气简表 348

附表4 亚声速流的流动参数与Ma的关系（γ=1.4 ） 349

附表5 超声速流的流动参数与Ma的关系（γ=1.4 ） 352

附表6 气体动力学函数表（γ=1.4 ）（以λ为自变量） 360

附表7 正激波函数表（γ=1.4 ） 367

参考文献 374