第一章 非定常势流概论 7
1.1 基本概念和基本方程 7
1.1.1 引言 7
1.1.2 不同简化层次的基本方程 10
1.1.3 初边值条件压强系数公式 13
1.2 不可压缩流体非定常势流理论 18
1.2.1 附加质量 18
1.2.2 非定常库塔条件 23
1.2.3 尾涡系的非定常效应 24
1.2.4 典型绕流解 27
1.3 可压缩非定常线化势流理论 33
1.3.1 声学知识 33
1.3.2 小扰动线化方程的基本解 39
1.3.3 气流沿行波壁面运动的分析 41
1.4.1 谐振翼型跨声速流动特征的物理描述 43
1.4 非定常跨声速非线性势流理论 43
1.4.2 几类控制方程和解法概述 48
1.5 结语和展望 51
参考文献 52
第二章 非定常粘性流基础 55
2.1 粘性流的一些物理现象 56
2.2 非定常粘性流基本方程 58
2.3 偏微分方程的特征面和子特征面 61
2.4 不可压粘性流方程的各种形式及其性质 63
2.4.1 原始速度变量形式方程 63
2.4.2 涡量和速度形式方程 67
2.4.3 涡量和流函数形式方程 68
2.4.4 总涡量守恒原理 70
2.5 涡量运动微分方程组的积分表达式 73
2.6 定常和非定常湍流方程 79
2.6.1 湍流的某些物理现象 79
2.6.2 不可压湍流的雷诺方程 80
2.6.3 非定常湍流的平均方法及方程 82
2.6.4 湍流模型 85
参考文献 89
第三章 涡动力学基础 90
3.1 引言 90
3.2 涡量运动学和动力学的若干主要特性 91
3.2.1 三维无界流体中涡量场的空间特性 91
3.2.2 三维无界流体中涡量场的时间特性 97
3.2.3 二维无界流体中涡量场特性 101
3.2.4 作用在物体上的流体动力 103
3.3 涡量的产生、扩散和耗散 105
3.3.1 涡量在壁面上生成及其扩散 106
3.3.2 涡量的耗散 109
3.4 旋涡流的若干解析解 112
3.4.1 二维轴对称涡 113
3.4.2 有轴向流的轴对称涡 117
3.4.3 复杂旋涡流动分析举例 121
3.4.4 Hill球涡 121
3.5 线涡、面涡和点涡系的运动 124
3.5.1 三维线涡的自诱导运动 124
3.5.2 面涡 131
3.5.3 点涡系动力学 142
参考文献 150
第四章 非定常边界层与减阻 153
4.1 引言 153
4.2 非定常边界层方程 154
4.3 物体起动引起的非定常流动 156
4.3.1 起动过程的物理描述 156
4.3.2 起动过程的算例 158
4.3.3 加速流中的非定常边界层流动 162
4.4 周期性边界层流动 163
4.4.1 静止流场中的振荡圆柱 164
4.4.2 绕振荡翼型的周期性流动 166
4.4.3 绕振荡翼型的不可压缩非定常边界层解法 168
4.4.4 非定常粘性／无粘流相互作用解法 170
4.5 运动激波后的边界层研究 173
4.5.1 运动正激波后的边界层特性 174
4.5.2 运动激波掠过斜面的流动 176
4.6 激波与边界层干扰 177
4.6.1 干扰流场中的平均流动特性 178
4.6.2 干扰流场的非定常特性 182
4.7 边界层稳定性 186
4.7.1 转捩过程的物理描述 187
4.7.2 小扰动方法的基础 189
4.7.3 边界层感受性 191
4.8 减阻研究 192
4.8.1 概况 192
4.8.2 柔顺壁与波纹壁减阻 193
4.8.3 湍流边界层外层大涡调制器 196
4.8.4 流向棱纹面调制器（Riblets） 200
参考文献 202
第五章 自由剪切层的演化 207
5.1 引言 207
5.2 流动的物理图像 208
5.3 描述自由剪切层涡演化过程的各种理论 210
5.4 自由剪切流动的稳定性分析方法 212
5.4.1 线性理论与特征模态 212
5.4.2 两波或三波共振理论 216
5.5 自由剪切层中涡系演化的实验与理论分析 219
5.5.1 线性不稳定区，涡的卷起 219
5.5.2 非线性发展区，二次失稳与涡的合并 222
5.5.3 涡的三维演化过程 225
5.6 人工激励对自由剪切层涡系发展演化的影响 226
5.6.1 后缘对声波的感受性 228
5.6.2 激励频率的影响 229
5.6.3 外激励幅值的影响 230
5.6.4 自由剪切层厚度增长律与大涡合并的关系 231
5.7 结束语 235
参考文献 236
第六章 非定常分离流 238
6.1 预备知识 238
6.1.1 基本定义 238
6.1.2 临界点 240
6.1.3 拓扑分析 241
6.2 定常分离流动 243
6.2.1 二维分离 244
6.2.2 三维分离 248
6.3 非定常分离的奇性问题 253
6.4 二维非定常分离判据 260
6.5.1 非定常三维分离 268
6.5 非定常三维分离与湍流分离 268
6.5.2 湍流分离 269
6.6 研究非定常分离的拉格朗日方法 270
6.7 分离流动控制 275
6.7.1 改变速度剖面 275
6.7.2 动壁效应 276
6.7.3 利用湍流发生器 276
6.7.4 动量注入 277
6.7.5 外部非定常激励 277
参考文献 278
第七章 钝物体绕流和非定常尾迹 281
7.1 引言 281
7.2 钝物体绕流和尾迹 282
7.2.1 圆柱绕流 282
7.2.2 方柱绕流 286
7.2.3 尾迹流动的相似性和通用St数 288
7.2.4 多物体绕流和干扰 290
7.3 旋涡脱落 292
7.3.1 旋涡脱落模式 292
7.3.2 振动物体旋涡脱落 297
7.4 非均匀流中的旋涡脱落和尾迹 303
7.4.1 振荡流 303
7.4.2 剪切流 306
7.4.3 湍流度影响 309
7.5 尾流振子模型 311
7.6 翼型大迎角绕流与动态失速 314
7.6.1 动态失速 314
7.6.2 振荡翼型的动态失速 314
7.6.3 等速上仰翼型的动态失速 316
7.6.4 动态失速流动模型及数值模拟 320
7.7 旋涡脱落和尾迹的控制 320
7.7.1 控制原理与作用机制 320
7.7.2 控制方法 321
参考文献 323
第八章 旋涡运动的稳定性和涡破裂 327
8.1 旋涡的稳定性 328
8.1.1 流体运动稳定性的基本概念 328
8.1.2 旋涡运动稳定性的机理分析 330
8.1.3 控制方程和边界条件 331
8.1.4 几种典型旋涡流动的稳定性特征 334
8.1.5 旋涡稳定性判据的讨论 339
8.2 三维有核结构涡丝的稳定性 342
8.2.1 尾涡对的稳定性 342
8.2.2 涡环的稳定性 347
8.3 旋涡破裂及其控制 350
8.3.1 三角翼前缘脱体涡的破裂 352
8.3.2 旋涡发生器中的旋涡破裂 355
8.3.3 旋涡破裂机理分析 358
8.3.4 旋涡破裂的控制 368
参考文献 370
第九章 湍流中的涡结构 373
9.1 概述 373
9.1.1 相干结构与随机小涡 373
9.1.2 相干结构的尺度 376
9.1.3 相干结构与波 377
9.2 边界层的转捩与湍流边界层的涡结构 379
9.2.1 T－S不稳定性与流向涡的产生 379
9.2.2 二次不稳定性与发卡涡的产生 381
9.2.3 展向大涡与猝发 382
9.2.4 对边界层结构的总体描述 384
9.3 其它剪切流中的涡结构 386
9.3.1 自由剪切流中的涡结构 386
9.3.2 平面复杂剪切流中的涡结构 389
9.3.3 非平面剪切流中的涡结构 392
9.4.1 对湍流能量方程的讨论 394
9.4 有关湍流涡结构发展与控制的若干理论问题 394
9.4.2 对涡量动力学方程的讨论 395
9.4.3 对相干涡量控制方程的讨论 397
9.4.4 从耗散结构论看湍流涡结构的发展 399
9.5 湍流涡结构控制 402
9.5.1 涡结构控制的目的与分类 402
9.5.2 对涡结构形成过程的控制 402
9.5.3 对涡结构消亡过程的控制 405
9.5.4 对涡结构发展过程的其它控制 406
参考文献 407
第十章 波－涡相互作用 409
10.1 引言 409
10.2 感受性与非定常库塔条件 410
10.2.1 一般说明 410
10.2.2 典型事例 415
10.3 波涡相互作用中的整流 419
10.3.1 欧拉整流 420
10.3.2 广义拉格朗日平均整流 422
10.4 波－涡共振 425
10.4.1 自由剪切层的强迫共振 426
10.4.2 尾涡街的波涡共振 428
10.4.3 旋涡管中的自激声涡共振整流 430
10.5 用强制波调控旋涡的某些应用研究 430
10.5.1 强制波推迟边界层分离和促进再附 432
10.5.2 强制波推迟旋涡破裂 433
10.5.3 强制波对三角翼前缘涡的调控 434
10.5.4 柔壁行波减阻 436
10.5.5 用强制波调控涡流的一些参考准则 437
参考文献 439
第十一章 非定常流实验方法 442
11.1 非定常气动力测量 443
11.2 非定常压强测量 445
11.3 非定常流速测量 447
11.4 涡量测量 449
11.5 流动显示方法 451
11.5.1 流动显示法简介 451
11.5.2 色液法、氢泡法与微烟丝法 453
11.5.3 微粒跟随性 457
11.5.4 历史效应 459
11.6 非定常流的瞬时速度场测量 460
11.6.1 准瞬态速度矢量场的测量 460
11.6.2 二维瞬态速度矢量场测量 462
11.7 激光诱发管光技术 469
11.8 层析技术 470
参考文献 472
第十二章 非定常流的数值模拟 475
12.1 引言 475
12.2.1 涡方法简介 478
12.2 涡方法 478
12.2.2 涡方法的改进和发展 485
12.2.3 涡方法在旋涡起主导作用的流动中的应用 487
12.3 有限差分法 492
12.3.1 控制方程 492
12.3.2 网格生成 494
12.3.3 数值格式 496
12.3.4 格式的精度分析 503
12.3.6 非定常解的唯一性与初始条件 505
12.3.5 人工粘性项问题 505
12.3.7 网格节点数对解的影响 506
12.3.8 时间步长的影响 507
12.3.9 湍流模型问题 508
12.3.10 边界条件的处理 509
12.3.11 若干应用实例 509
参考文献 516
13.1 引言 519
第十三章 涡控制技术 519
13.2 涡生成和涡相互作用的机理 520
13.3 定常涡控制方法 523
13.3.1 分隔设想 523
13.3.2 边条 523
13.3.3 涡襟翼 524
13.3.4 用质量引射的涡控制 525
13.4 非定常涡控制方法 528
13.4.1 时间相关的物体整体运动 528
13.4.2 部分壁面边界运动 531
13.4.3 采用某些专门流动扰动装置的激励 532
13.4.4 对湍流边界层和尾流中的混合过程施加周期性作用 533
13.4.5 周期性变化的气流中静止翼型上的非定常气动力 534
13.5 一些结论 534
参考文献 535
名词索引 538