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绪论 1

0.1 空气动力学的研究对象、范围及其分类 1

0.2 空气动力学的研究方法 2

第1章 流体属性与流体静力学 3

1.1 连续介质的概念：介质内部一点处的密度 3

1.2 流体内部一点处的压强 5

1.3 完全气体的状态方程 6

1.4 气体的弹性和流动性 7

1.5 流体的粘性 7

1.6 作用在流体微团上的力——表面力和彻体力 10

1.7 流体的静平衡方程——欧拉静平衡方程 12

1.8 标准大气 17

习题 22

第2章 流体运动学和动力学基础 23

2.1 流场及其描述方法 23

2.1.1 欧拉法 23

2.1.2 欧拉法的加速度表达式 24

2.1.3 流线与流型 26

2.2 流体微团的运动分析 28

2.2.1 平面流动的微团的运动分析 28

2.2.2 三维流动的微团的运动分析 30

2.2.3 散度 31

2.2.4 旋度和位函数 32

2.3 质量方程 34

2.3.1 微分形式的质量方程（又名连续方程） 34

2.3.2 积分形式的质量方程 36

2.4 欧拉运动方程及N-S方程 36

2.4.1 欧拉方程的推导 37

2.4.2 欧拉方程的积分 39

2.4.3 积分形式的动量方程 43

2.5 环量与涡 45

2.5.1 环量与涡的关系 45

2.5.2 涡线与涡管 48

2.5.3 关于涡的定理 50

习题 50

第3章 低速平面位流 53

3.1 平面不可压位流的基本方程，流函数 53

3.2 几种简单的二维位流 57

3.2.1 直匀流 57

3.2.2 点源 57

3.2.3 偶极子 59

3.2.4 点涡 61

3.3 一些简单的叠加举例 63

3.3.1 直匀流加点源 63

3.3.2 直匀流加偶极子 65

3.3.3 直匀流加偶极子加点涡 67

3.4 二维对称物体绕流的数值解 69

习题 72

第4章 边界层流动 74

4.1 边界层概念的提出 74

4.2 平面不可压层流边界层微分方程 76

4.2.1 边界层流动图画 76

4.2.2 二维平板的边界层微分方程式 77

4.2.3 二维微弯曲面的边界层方程式 81

4.2.4 定常层流边界层问题解法概述 81

4.3 平板边界层的解 83

4.3.1 布拉休斯（Blasius）解 83

4.3.2 卡门动量积分关系解 88

4.4 可压流边界层 94

4.4.1 温度边界层及气动热 94

4.4.2 高速、高温对边界层的影响 97

4.4.3 可压层流边界层的两个特解 104

4.4.4 可压紊流边界层的两个特解 106

习题 107

第5章 低速翼型 109

5.1 翼型的几何参数 109

5.1.1 美国NACA 四位数字翼族 110

5.1.2 NACA 五位数字翼族 111

5.1.3 层流翼型 112

5.2 翼型的低速绕流图画 113

5.3 翼型的气动特性 116

5.4 薄翼型理论 120

5.5 实用薄翼型的气动特性公式 123

5.6 翼型的失速：后缘分离与前缘分离 129

习题 132

第6章 低速机翼及其气动特性 135

6.1 引言 135

6.2 有限翼展机翼的涡系 137

6.3 直机翼 137

6.3.1 尾涡与下洗 138

6.3.2 展向环量分布为椭圆规律 140

6.3.3 展向环量分布为一般情况下的计算方法 145

6.3.4 机翼的升力 148

6.3.5 涡所诱导的阻力 148

6.4 面元法 150

6.5 涡格法（VLM） 153

6.5.1 一个马蹄涡所诱导的速度 155

6.5.2 边界条件的应用 159

6.5.3 平面机翼的诸关系式 160

6.6 三角翼 169

6.7 前缘延伸（边条机翼） 175

6.8 机身在大迎角下的非对称载荷 178

习题 179

第7章 高速可压流动基础 182

7.1 热力学基础知识 182

7.1.1 热力学的物系 182

7.1.2 热力学第一定律：内能和焓 182

7.1.3 热力学第二定律：熵 184

7.1.4 气体的状态方程，完全气体和真实气体 185

7.2 声速和马赫数 187

7.2.1 现象 187

7.2.2 微弱扰动传播过程与传播速度——声速 188

7.2.3 声速公式 190

7.2.4 马赫数 192

7.3 高速一维定常流 193

7.3.1 一维定常绝热流的能量方程 193

7.3.2 一维定常绝热流参数间的基本关系式 194

7.4 微弱扰动的传播区，马赫锥 200

7.5 膨胀波 202

7.5.1 关于微弱扰动传播区的回顾 202

7.5.2 壁面外折dδ 203

7.5.3 外折δ 204

7.5.4 诸参数的变化趋势 205

7.5.5 膨胀波的反射和相交 205

7.5.6 超声速流绕外钝角膨胀的计算 209

7.5.7 特征线法 215

7.5.8 平面无旋流的特征线法 221

7.6 激波 226

7.6.1 正激波 226

7.6.2 斜激波 237

7.6.3 激波的反射与相交 247

7.6.4 圆锥激波 253

7.6.5 收敛－扩张喷管在非设计状态下的工作 257

7.7 可压流边界层 260

7.7.1 可压流中的平板摩阻系数 261

7.7.2 壁面热流密度qw的计算 263

7.8 激波与边界层的相互干扰 264

7.8.1 边界层的影响 264

7.8.2 发动机喷管内的边界层分离与第五种工作情况 267

习题 268

第8章 亚、跨声速流中的翼型与机翼 271

8.1 亚声速翼型与机翼的气动特性 271

8.1.1 基本方程 271

8.1.2 理想流体的可压流的解法概述 272

8.1.3 小扰动线化理论 273

8.1.4 亚声速流的小扰动解 276

8.2 跨声速翼型与机翼的气动特性 284

8.2.1 引言 284

8.2.2 跨声速流动图画及基本方程 285

8.2.3 临界马赫数 291

8.2.4 小扰动平面位流基本方程及薄翼型的跨声速相仿律 295

8.3 跨声速气动设计问题——假想气体法 304

8.3.1 基本方程 305

8.3.2 引入函数g（Ma2） 306

8.3.3 改写基本方程 306

8.3.4 结果 308

8.4 跨声速流中的当量律与面积律 310

习题 311

第9章 超声速翼型的气动特性 314

9.1 引言 314

9.2 线化理论 315

9.2.1 升力 316

9.2.2 阻力 317

9.2.3 俯仰力矩 319

9.3 布泽曼理论 321

9.4 激波－膨胀波法 324

习题 328

第10章 超声速机翼的气动特性 330

10.1 引言 330

10.2 超声速机翼的绕流图画 330

10.3 基本方程及边界条件 331

10.3.1 基本方程 331

10.3.2 边界条件 332

10.3.3 叠加原理 332

10.4 求解方法 333

10.4.1 锥型流法 334

10.4.2 奇点分布法 343

10.5 超声速飞机的一些设计问题 351

10.6 气动干扰 353

10.6.1 综述 353

10.6.2 近似分析 355

10.7 超声速流中全机外形的气动分析简介 358

习题 360

第11章 高超声速流 362

11.1 引言 362

11.2 高超声速绕流流谱 363

11.3 牛顿理论 366

11.4 高超声速机翼的升阻力 369

11.4.1 升阻力的计算 369

11.4.2 精度问题 374

11.5 高超声速激波关系式 376

11.6 与Ma数无关原理 379

11.7 高超声速流与计算流体动力学 381

11.8 小结 384

习题 384

第12章 计算流体动力学（CFD） 386

12.1 概述：数值求解 386

12.2 运动方程的离散化 387

12.3 计算网格与计算平面 390

12.4 MacCormack方法 392

12.4.1 预估步 393

12.4.2 修正步 394

12.5 时间相关法：超声速钝头体的应用 394

12.5.1 预估步 397

12.5.2 修正步 397

12.6 小结 400

附表 401

附表1 常见流体的密度和重度 401

附表2 空气和水的属性 401

附表3 标准大气的属性 402

附表4 亚声速流动（γ＝1.4）的流动参数与Ma数的关系 403

附表5 超声速流动（γ＝1.4）的流动参数与Ma数的关系 407

附表6 普朗特－迈耶尔膨胀流动（γ＝1.4） 418

附表7 激波流动的参数（γ＝1.4） 422