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主要符号表 1

第一章 基本概念和预备知识 1

1.1 绪论 1

1.2 热力学状态和过程 4

1.3 热力学定律和基本方程 7

1.3.1 内能 8

1.3.2 热力学第一定律，焓，热容 9

1.3.3 热力学第二定律，熵 10

1.3.4 热力学基本方程 11

1.4 完全气体的热力学特性 13

1.4.1 热完全气体状态方程 13

1.4.2 量热完全气体状态方程 14

1.4.3 基本热力学函数的确定 16

1.5 化学热力学简介 20

1.5.1 化学反应式 21

1.5.2 化学热力学基本方程 22

1.5.3 有化学反应的热完全气体混合物的热力学特性 25

1.5.4 化学平衡准则 27

1.6 声速，马赫数 29

1.6.1 声速 30

1.6.2 马赫数，气流速度范围的划分 32

第二章 理想气体运动的基本方程组 36

2.1 引言 36

2.2 连续性方程——质量守恒方程 38

2.2.1 随体观点的积分形式和微分形式 38

2.2.2 当地观点的积分形式和微分形式 39

2.2.3 直角坐标和曲线坐标中连续性方程的表达式 40

2.3 物质导数的变换关系 41

2.3.1 微分形式的变换关系 41

2.3.2 有限质量系统积分形式的变换关系 43

2.4 理想气体的动力学方程 44

2.5 动力学方程的几个积分 49

2.5.1 含有涡量及压力函数的动力学方程 50

2.5.2 拉格朗日（Lagrange）积分 51

2.5.3 伯努利（Bernoulli）积分 51

2.5.4 欧拉积分 53

2.6 理想气体的能量方程 55

2.6.1 随体观点的能量方程 55

2.6.2 当地观点的能量方程 57

2.6.3 克罗柯（Crocco）方程 59

2.7 理想气体的基本方程组，初始条件和边界条件 59

2.7.1 微分形式的基本方程组 60

2.7.2 边界条件和初始条件 61

2.7.3 小结 62

第三章 气体的一维定常流动 67

3.1 引言 67

3.2 绝热流和等熵流的基本关系 68

3.2.1 能量方程及其特征常数 68

3.2.2 量纲一的速度λ 70

3.2.3 沿流线的等熵流关系式 71

3.2.4 比流量密度和流量公式 73

3.3 广义一维定常流的基本方程组 75

3.3.1 几个制约因素在基本方程中的数学表示 75

3.3.2 广义一维定常流的基本方程组 78

3.3.3 流动特性参数的微分关系式 79

3.4 气体沿变截面管道的等熵流动 81

3.4.1 流动参数与截面面积变化的微分关系 82

3.4.2 积分关系式 84

3.4.3 喷管的流速与流量的计算 85

3.5 定常正激波 86

3.5.1 正激波的形成过程简述 87

3.5.2 激波的厚度及激波的数学模型 87

3.5.3 研究正激波前后气流关系的基本方程 88

3.5.4 正激波前后的参数关系 89

3.6 拉瓦尔喷管在各种压比下的工况 95

3.7 等截面绝热摩擦管流 104

3.7.1 摩擦对气流参数的影响 104

3.7.2 摩擦管中气流参数的计算 106

3.7.3 最大管长和摩擦壅塞 108

3.8 等截面加热管流 112

3.8.1 加热对气流参数的影响 113

3.8.2 气流参数的积分关系式 115

3.8.3 热壅塞 118

3.8.4 爆震波和缓烧波简介 119

3.9 简单添质管流 120

3.9.1 添质作用对主流参数的影响 121

3.9.2 气流参数的积分关系式 122

第四章 膨胀波和斜激波 126

4.1 理想气体定常等熵流动的基本方程组 126

4.2 普朗特-迈耶膨胀波 129

4.3 斜激波 135

4.3.1 引言 135

4.3.2 斜激波与正激波的关系 136

4.3.3 斜激波的基本关系式 137

4.3.4 激波极线 143

4.3.5 数值表的用法 145

4.4 激波、膨胀波的反射和相交 147

4.5 计算翼型气动力的激波-膨胀波法和简单波法 154

4.6 超声速圆锥轴对称绕流精确解 156

第五章 理想气体定常势流的线化方法 170

5.1 小扰动线化方程及边界条件，压力系数公式 170

5.1.1 小扰动线化方程 171

5.1.2 线化的物面边界条件 175

5.1.3 线化压力系数 177

5.2 沿波形壁的二维流动 179

5.2.1 亚声速流动 179

5.2.2 超声速流动 181

5.2.3 跨声速流动 183

5.2.4 沿波形壁亚声速流动和超声速流动的讨论 183

5.3 亚声速线化流动的相似法则 183

5.3.1 格泰特（G？thert）法则 184

5.3.2 普朗特-格劳特法则 188

5.4 超声速二维机翼的线化解 193

5.4.1 物理模型和数学模型的建立 193

5.4.2 解法 194

5.4.3 气动力系数 197

5.5 小扰动线化方程的基本解 201

5.5.1 不可压缩流体的空间无旋基本流动 201

5.5.2 亚声速线化方程基本解 205

5.5.3 超声速线化方程基本解 208

5.6 细长旋成体绕流 211

5.6.1 小扰动线化方程，边界条件和压力系数 212

5.6.2 亚声速细长体轴对称绕流的源（汇）分布法 213

5.6.3 超声速细长体轴对称绕流的源（汇）分布法 214

5.7 速度图法 217

5.8 卡门-钱学森近似方法 221

第六章 定常超声速流动的特征线法 227

6.1 特征线理论的一般论述 227

6.1.1 数学上特征线的概念 227

6.1.2 定常二维超声速流场中特征线的物理意义 231

6.2 定常二维超声速无旋流动的特征线法 232

6.2.1 控制偏微分方程，特征线和相容关系 232

6.2.2 用特征线法计算流场概述 238

6.2.3 单元处理过程 240

6.2.4 分析已知形状喷管内的流动 244

6.2.5 设计超声速风洞喷管 247

6.2.6 小结 248

6.3 简单波 249

6.4 定常二维等熵有旋超声速流动的特征线法 253

6.4.1 控制偏微分方程、特征线和相容关系 253

6.4.2 数值计算方法 256

6.4.3 单元处理过程 258

6.4.4 尖头物体零攻角超声速绕流流场的计算 261

6.5 定常三维等熵超声速流动的特征线法 262

6.5.1 控制偏微分方程组 263

6.5.2 特征线方程和相容关系 264

6.5.3 定常三维特征线法的简化方法 265

6.5.4 维特征线法的实际应用 266

附录A 特征线法数值计算的预备知识 268

第七章 一维不定常流动 270

7.1 控制偏微分方程，特征线方程和相容关系 270

7.1.1 一维不定常等熵流动和均熵流动的控制方程 270

7.1.2 准一维不定常等熵流动控制方程 272

7.1.3 有摩擦、加热和添质效应的广义一维不定常流动控制方程 273

7.1.4 特征线方程和相容关系 276

7.2 一维不定常均熵流动 278

7.2.1 直管中活塞运动引起的扰动 278

7.2.2 特征线和黎曼不变量 280

7.2.3 简单波 282

7.2.4 膨胀波和压缩波的反射和相交 286

7.3 有间断面的流动 292

7.3.1 一维运动激波 293

7.3.2 激波在固壁和开口端的反射 297

7.3.3 激波与激波相互作用，接触面 299

7.3.4 激波管 304

7.4 广义一维不定常流动的特征线法 306

7.4.1 正步进法和逆步进法 307

7.4.2 单元处理过程 308

7.4.3 特征线法在工程上的应用 312

7.5 强烈的点爆炸 313

第八章 跨声速流动 320

8.1 跨声速流动的一般论述 320

8.1.1 临界马赫数和临界压力 320

8.1.2 翼型和尖头旋成体的跨声速绕流图像 322

8.1.3 超声速气体绕钝头体的流动 325

8.2 跨声速流动的相似律 327

8.2.1 三维薄翼跨声速绕流的相似律 327

8.2.2 旋成体轴对称跨声速绕流的相似律 331

8.3 喷管喉部的跨声速流动 333

8.3.1 确定喉道区流场的近似方法 333

8.3.2 喷管喉部型线的确定 336

8.3.3 索尔方法的优缺点和喉部跨声速流场分析的其他方法 337

8.4 跨声速流动数值解法概述 340

8.5 解跨声速薄翼型绕流的混合差分松弛迭代法 342

8.6 解定常跨声速流动问题的依赖时间法 347

8.6.1 喷管准一维流动 348

8.6.2 钝头体超声速绕流 350

8.7 超临界翼型及其设计计算的复特征线法 354

8.7.1 超临界翼型的气动特性 354

8.7.2 超临界翼型的反设计，复特征线法一般介绍 358

附录B 有限差分法基本概念 361

第九章 高超声速流动引论 369

9.1 高超声速流动的特征 369

9.2 高超声速流中的斜激波和普朗特－迈耶膨胀波 372

9.2.1 斜激波 372

9.2.2 普朗特－迈耶膨胀波 375

9.3 小扰动理论的高超声速相似律 376

9.4 马赫数无关原理 380

9.5 牛顿－布泽曼流动理论 381

9.6 高温气体的性质 384

9.6.1 引言 385

9.6.2 振动弛豫过程 387

9.6.3 化学反应速率过程 388

9.7 非平衡流动、平衡流动和冻结流动 390

9.7.1 非平衡流动 390

9.7.2 平衡流动 391

9.7.3 冻结流动 391

9.8 平衡气体的基本流动 392

9.8.1 正激波 392

9.8.2 普朗特－迈耶膨胀波 394

9.9 非平衡气体的基本流动 396

9.9.1 正激波后的非平衡流动 396

9.9.2 绕凸角的超声速非平衡流动 398

习题 400

数表 430

表1 一维等熵流气动函数表 430

表2 正激波前后气流参数表 437

表3 斜激波前后气流参数表 442

表4 二维超声速等熵流动函数表 458

参考文献 461

索引 467

作者简介 472