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第5章 非定常空气动力学 1

5.1非定常流动与坐标系的选择 1

5.1.1非定常流动分类 1

5.1.2绝对静止系与非惯性运动系的关系 3

5.1.3绝对静止系与惯性运动系 9

5.1.4惯性运动系流动求解与动力学过程 13

5.1.5圆柱加速运动 15

5.1.6附加惯性系数的一般求法 18

5.2.物体作刚体运动引起的流动 21

5.2.1物体作任意运动在惯性运动系中引起的势函数 21

5.2.2运动物体的勃拉休斯定理 24

5.2.3运动椭圆所受的力和力矩 26

5.3纸片与椭圆的下落运动 27

5.3.1纸片模化处理：运动椭圆问题 28

5.3.2有涡脱落的情况 29

5.4可压缩非定常流动 32

5.4.1特征线方法 33

5.4.2简单波与一维膨胀波 38

5.4.3运动激波关系式 45

5.4.4黎曼问题 52

5.4.5波的反射与相互作用 57

5.5不可压缩与可压缩非定常流动的本质区别 64

5.5.1小扰动传播规律 65

5.5.2大扰动问题 66

5.5.3粘流问题 66

5.5.4不可压缩流动的真正意义 68

5.6特征线差分法与现代计算流体力学简介 70

5.6.1特征线差分法 70

5.6.2现代计算流体力学方法 74

5.6.3计算流体力学无量纲参数CFL数，数值稳定性 76

5.7复杂运动非定常粘性升力机制简介 78

5.7.1运动物体引起的非定常流动动量定理及其应用 78

5.7.2涡量守恒定理 82

5.7.3用主力矩计算气动力的吴镇远定理 84

5.7.4吴镇远定理的分析与应用、集中涡 88

5.7.5Weis-Fogh的非定常高升力机制 94

5.7.6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 120

Ⅻ.1背景与概述 120

Ⅻ.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 131

6.1高超音速流动的基本特征 131

6.1.1薄激波层 133

6.1.2强粘性效应 134

6.1.3高熵层 135

6.1.4高温真实气体效应 135

6.1.5低密度效应与低雷诺数效应 136

6.1.6小结 137

6.2高超音速无粘流基本知识 138

6.2.1马赫数无关原理 139

6.2.2牛顿流模型 141

6.3高超音速粘流基本知识 144

6.3.1驻点热流 144

6.3.2粘性效应与粘性相互作用简介 146

6.4高温真实气体效应 151

6.4.1高温空气的性质 152

6.4.2化学与振动非平衡 154

6.4.3非平衡流动、平衡流动和冻结流动概念及其模型 158

6.4.4空气平衡流动计算模型举例 164

6.4.5激光与太阳能热推进的冲量耦合系数与比冲 171

6.5低密度（稀薄）效应 173

6.5.1流动分区 173

6.5.2不同流动区域的计算模型 175

6.5.3自由分子流区的气动力计算、与DSMC方法的比较 179

6.6空气热力学效应 186

6.6.1空气热力学的重要性 186

6.6.2高速边界层与转捩 188

6.6.3激波反射与激波干扰现象 189

6.6.4高超音速飞行器激波干扰现象分析 197

6.7高超音速相关技术概述 201

6.7.1实验中如何获得高马赫数 201

6.7.2高超音速再入飞行的飞行力学问题 202

6.7.3高超音速再入气动热问题 206

6.7.4乘波体简介 209

6.7.5高超音速飞行器若干关键技术分析 211

6.8吸气式发动机工作原理分析 218

6.8.1超音速飞行对发动机的要求 218

6.8.2涡喷与涡扇发动机简介 220

6.8.3冲压发动机简介 223

6.8.4冲压发动机工作原理分析 224

6.8.5均匀混合气体燃烧波理论 232

6.8.6超燃冲压发动机关键技术简介 235

6.8.7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 247

7.1飞行空间与大气环境 247

7.1.1.飞行空间 247

7.1.2大气结构 249

7.1.3大气的成分 251

7.1.4标准大气的数学模型 252

7.1.5大气物理特征 254

7.2飞行器气动部件及其作用 270

7.2.1翼型升力、阻力与失速特性 270

7.2.2机翼特性 273

7.2.3尾翼 286

7.2.4副翼、扰流片与减速板 291

7.2.5涡流发生器 293

7.2.6边条翼 296

7.2.7翼身融合 299

7.2.8高升力装置（增升装置 301

7.3飞行器气动布局及性能 304

7.3.1飞机气动布局 305

7.3.2飞机飞行性能的一般性概述 311

7.3.3飞机的平衡、稳定性与操纵性 318

7.3.4飞机的机动性 325

7.3.5高超音速飞行器的再入飞行力学 330

7.3.6典型飞机及其特点 336

7.3.7飞行动物与微型扑翼飞行器 344

7.3.8现代气动布局飞机——飞翼设计分析举例 353

7.4飞机数据综合比较 361

7.4.1气动数据比较 361

7.4.2飞行性能数据比较 366

7.4.3几何形状数据比较 370

7.4.4整体性能数据比较 374

7.5一体化设计中的气动隐身设计与飞机综合概念设计 378

7.5.1隐身与雷达散射截面积 379

7.5.2飞行器总体布局和外形的隐身设计 384

7.5.3飞行器隐身／气动一体化设计 393

7.5.4SEACD：综合化飞机概念设计环境 402

7.5.5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 421

A.1经典热力学基础回忆 421

A.2化学热力学基础 427

A.3统计热力学基础 435

A.4动力论基础 445

A.5化学反应速率方程，平衡常数 448

A.6音速公式 451

A.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 455

B.1空气运动的简单与复杂 455

B.2自然规律与空气动力学 458

B.2.1宏观气象学与空气动力学 459

B.2.2微观气象学与空气动力学 461

B.2.3森林空气动力学 465

B.2.4鸟和昆虫飞行空气动力学 466

B.3工业、工程与空气动力学 470

B.3.1建筑物空气动力学 471

B.3.2车辆空气动力学 473

B.3.3风能利用 476

B.3.4体育中的空气动力学 477

B.4航空、航天与空气动力学 483

B.4.1飞机空气动力学 483

B.4.2航天空气动力学 488

B.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 500

C.1低速风洞简介 501

C.2亚音速风洞 505

C.3跨音速风洞 510

C.4超音速风洞 516

C.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 529

D.1飞艇简介 529

D.1.1飞艇的结构特点和工作原理 529

D.1.2飞艇的发展简史 538

D.2基本概念 545

D.2.1基本参数 545

D.2.2附加惯性、附加密度和表观密度 547

D.2.3称量重量（净重） 549

D.3飞艇常规空气动力学问题 552

D.3.1飞艇空气动力学的理论基础及应用 552

D.3.2阻力与低阻力外形 563

D.3.3升力、力与力矩特性 570

D.3.4柔性外壳的流固耦合 577

D.3.5飞艇与阵风的相互作用 583

D.4高空飞艇带来的新空气动力学问题简述 594

D.4.1新空气动力学问题简介 594

D.4.2穿越强风带的发射／回收过程 597

D.4.3分片外形的气动效应 605

D.5平流层飞艇总体设计 609

D.5.1环境参数 609

D.5.2飞艇的几何参数 611

D.5.3飞艇组件的技术指标及质量参数 612

D.5.4飞艇的力学参数 614

D.5.5各参数之间满足的平衡关系 615

D.5.6简单估算的算例 616

D.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