第1章 流体力学基础知识 1
1.1 流体力学的基本任务和研究方法 1
1.1.1 基本任务 1
1.1.2 研究方法 1
1.2 流体力学以及空气动力学的发展概述 2
1.3 流体介质 4
1.3.1 连续介质假设 4
1.3.2 流体的压强、密度、温度和速度 4
1.3.3 气体的状态方程 6
1.3.4 压缩性、粘性和传热性 6
1.3.5 流体的模型化 9
1.4 气动力和力矩 11
1.4.1 升阻力和力矩 11
1.4.2 气动力及力矩系数 13
1.4.3 压力中心 14
1.5 矢量和积分知识 16
1.5.1 矢量代数 16
1.5.2 典型的正交坐标系 17
1.5.3 标量场和矢量场 19
1.5.4 标量积和矢量积 20
1.5.5 标量场的梯度 21
1.5.6 矢量场的散度 22
1.5.7 矢量场的旋度 22
1.5.8 线积分 23
1.5.9 面积分 24
1.5.10 体积分 24
1.5.11 线积分、面积分和体积分之间的关系 25
1.6 控制体和流体微团 25
1.6.1 控制体 25
1.6.2 流体微团 26
1.6.3 速度散度的物理意义 26
1.6.4 物质导数 27
复习思考题 29
第2章 流体运动基本方程和基本规律 31
2.1 连续方程 31
2.2 动量方程 35
2.3 能量方程 39
2.4 方程的基本解法 42
2.4.1 方程的理论解 42
2.4.2 数值解——计算流体力学 43
2.5 微团运动分析 44
2.5.1 流场的迹线、流线 44
2.5.2 角速度、旋度和角变形率 47
2.5.3 流函数、速度位以及相互关系 51
2.6 旋涡运动 55
2.6.1 涡线、涡管以及旋涡强度 55
2.6.2 速度环量和斯托克斯定理 56
2.6.3 毕奥－萨伐尔定理及直线涡的诱导速度 59
2.6.4 亥姆霍兹旋涡定理 60
复习思考题 61
第3章 不可压无粘流 63
3.1 伯努利方程及应用 63
3.1.1 无旋流中的积分 63
3.1.2 有旋流中的积分 66
3.2 拉普拉斯方程 66
3.3 拉普拉斯方程的基本解 67
3.3.1 直匀流 68
3.3.2 点源 68
3.3.3 点涡 69
3.3.4 偶极子 70
3.4 基本解叠加 72
3.4.1 直匀流加点源 72
3.4.2 直匀流加轴向逆流的偶极子 73
3.5 库塔－儒科夫斯基升力定理 75
3.5.1 绕圆柱的有环量流动 75
3.5.2 库塔－儒科夫斯基定理 77
复习思考题 78
第4章 高速可压无粘流 80
4.1 热力学基础 80
4.1.1 完全气体的状态方程、内能和焓 80
4.1.2 热力学第一定律和比热 81
4.1.3 热力学第二定律和熵 82
4.2 一维等熵绝热流 83
4.2.1 一维等熵绝热流的能量方程 83
4.2.2 一维定常绝热流的参数间的基本关系式 84
4.3 马赫波与膨胀波 87
4.3.1 小扰动与马赫锥 87
4.3.2 马赫波 88
4.3.3 膨胀波 90
4.4 正激波 93
4.4.1 正激波与基本方程组 93
4.4.2 普朗特激波公式 94
4.4.3 正激波前后流动参数的关系式 95
4.4.4 兰金－许贡纽方程 96
4.5 斜激波 96
4.5.1 平面斜激波前后流动参数的关系式 96
4.5.2 激波图线及其用法 98
4.5.3 弱斜激波的熵增及参数近似关系式 102
4.6 喷管及超声速风洞 103
4.6.1 马赫数随管流截面的变化 103
4.6.2 拉瓦尔喷管及流量公式 104
4.6.3 超声速风洞 105
复习思考题 107
第5章 粘流和边界层流动 108
5.1 粘流的基本特性 108
5.1.1 物面上无滑移 108
5.1.2 粘性摩擦阻力和粘性压差阻力 109
5.1.3 机械能耗散和粘滞气动热 110
5.1.4 层流和紊流 110
5.1.5 流动分离 113
5.2 边界层流动 117
5.2.1 边界层概念 117
5.2.2 边界层的厚度 118
5.2.3 边界层内沿物面法线方向压强不变 120
5.2.4 平面边界层流动的方程 120
5.2.5 低速平板边界层及摩擦阻力计算 121
5.2.6 边界层的分离 127
5.2.7 高速边界层 128
复习思考题 134
第6章 低速翼型的气动特性 135
6.1 翼型的几何参数 135
6.1.1 几何弦长 135
6.1.2 翼型表面无量纲坐标 135
6.1.3 弯度 136
6.1.4 厚度 136
6.1.5 前缘钝度与后缘尖锐度 137
6.1.6 常用低速翼型编号法简介 137
6.2 低速翼型流动特点及启动涡 138
6.2.1 低速翼型绕流的特点 138
6.2.2 启动涡 141
6.3 环量的确定和库塔－儒科夫斯基后缘条件 142
6.4 薄翼型理论 144
6.4.1 流动的分解 144
6.4.2 迎角－弯度问题 147
6.4.3 厚度问题 154
6.5 任意翼型位流解法 156
6.5.1 保角变换法 156
6.5.2 数值计算法——面元法 157
6.6 低速翼型的一般气动特性 158
6.6.1 翼型表面压强分布 159
6.6.2 翼型升力特性 159
6.6.3 翼型力矩特性 161
6.6.4 翼型的压心和焦点 162
6.6.5 翼型的阻力特性和极曲线 162
复习思考题 163
第7章 机翼的低速气动特性 165
7.1 机翼的几何参数 165
7.1.1 平面形状和平面几何参数 165
7.1.2 几何扭转角ψ扭 166
7.1.3 上（下）反角ψ 167
7.2 机翼的自由尾涡 167
7.3 升力线理论 168
7.3.1 气动模型和升力线假设 168
7.3.2 升力线理论 169
7.4 升力面理论及涡格法 180
7.4.1 升力面理论 180
7.4.2 涡格法 182
7.5 低速机翼一般气动特性 184
7.5.1 剖面升力系数展向分布C'y(z) 184
7.5.2 升力特性 184
7.5.3 纵向力矩特性 186
7.5.4 阻力系数 187
复习思考题 190
第8章 亚声速翼型和机翼的气动特性 191
8.1 速度位方程 191
8.2 小扰动线化理论 192
8.2.1 速度位方程的线化 193
8.2.2 压强系数的线化 194
8.2.3 边界条件的线化 195
8.3 亚声速流中薄翼型的气动特性 196
8.3.1 线性方程的变换 196
8.3.2 边界条件的变换 197
8.3.3 相应薄翼型之间的变换 197
8.3.4 翼型上对应点压强系数之间的关系 198
8.3.5 翼型的亚声速气动特性 199
8.4 亚声速薄机翼的气动特性及Ma∞对气动特性的影响 199
8.4.1 相应机翼形状之间的变换 199
8.4.2 亚声速薄机翼的升力和俯仰力矩特性 200
8.4.3 亚声速流时Ma∞对机翼空气动力特性的影响 205
复习思考题 206
第9章 超声速线化理论及跨声速、高超声速流初步 207
9.1 超声速薄翼型的绕流 207
9.2 超声速薄翼型线化理论 210
9.2.1 一阶近似理论压强系数计算公式及与实验的比较 211
9.2.2 线性理论压强系数的叠加法 212
9.2.3 一级近似理论薄翼型的空气动力特性 215
9.2.4 超声速翼型二级近似理论简述 223
9.3 薄机翼超声速绕流的基本概念 224
9.3.1 前马赫锥与后马赫锥 224
9.3.2 前缘、后缘和侧缘 225
9.3.3 二维流区与三维流区 226
9.3.4 有限翼展薄机翼的超声速绕流特性 228
9.3.5 锥形流场概念 229
9.4 跨声速翼型绕流 230
9.4.1 翼型的临界马赫数 230
9.4.2 薄翼型的跨声速绕流图及翼型气动特性 232
9.4.3 机翼主要几何参数对跨声速空气动力学特性的影响 235
9.4.4 跨声速机翼气动特性的相似参数 237
9.4.5 一种适用于跨声速流的超临界翼型 237
9.5 高超声速流初步 238
9.5.1 高超声速绕流的新特征 239
9.5.2 高超声速无粘流的激波关系式 242
复习思考题 246
第10章 计算流体力学初步 247
10.1 网格生成技术简介 247
10.1.1 结构网格 248
10.1.2 非结构网格 252
10.1.3 直角坐标网格 256
10.2 N-S方程数值解法基础 256
10.2.1 N-S方程的微分形式 256
10.2.2 几种特殊的流动 257
10.2.3 N-S方程的基本解法 262
10.2.4 算例 265
复习思考题 267
附录A 常用气动表 268
附录B 主要符号表 285
附录C 名人简介 288
参考文献 296