空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

前言

本教材是面向飛行器設(shè)計(jì)、航空宇航動(dòng)力、飛行器發(fā)射工程、航天運(yùn)輸、工程力學(xué)、安全工程以及能源動(dòng)力等專業(yè)的本科生所編寫的。編著者們力圖使這本教材做到概念清晰、內(nèi)容實(shí)用、簡明扼要，看起來這12個(gè)字很普通，但真正做起來可不那么容易。在多年教學(xué)的實(shí)踐中，這本教材作為內(nèi)部教材在校內(nèi)經(jīng)過了近10年的使用，隨著教學(xué)的不斷改革與學(xué)時(shí)的增、減變化，進(jìn)行過4次（4個(gè)版本）大的增刪與修改。多年來進(jìn)行這門課程教學(xué)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)表明：基礎(chǔ)性的本科教材應(yīng)該重在基本概念，重在基本理論，重在基本訓(xùn)練，因此基礎(chǔ)性教材編寫的空間并不太大。作為教材，它決不可能僅是我們幾位作者的處女作，它需要廣泛繼承與吸收國內(nèi)外已出版的同類教材，尤其是國內(nèi)兄弟院校教材中的精華與營養(yǎng)，以便使這部基礎(chǔ)性教材具有廣泛的通用性。如果一味地貪圖所謂的創(chuàng)新，很可能就丟掉了傳統(tǒng)優(yōu)秀教材中幾十年錘煉出的精彩部分。對于那些已經(jīng)公認(rèn)的教材中的精華部分，我們首先要繼承，然后才能在繼承傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上略有一點(diǎn)點(diǎn)前進(jìn)。正是基于這一理念，我們一次一次地修改所編寫的教材內(nèi)容。這本基礎(chǔ)性教材共分7章（即①流體力學(xué)與熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)；②二維位勢流流動(dòng)；③定常一維流動(dòng)；④膨脹波與激波；⑤層流與湍流邊界層；⑥氣體的多維流動(dòng)分析；⑦計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)），是在講過32學(xué)時(shí)的《流體力學(xué)基礎(chǔ)》課程之后開設(shè)的，可以用于50學(xué)時(shí)～70學(xué)時(shí)的空氣動(dòng)力學(xué)課程使用。對于書中每章后的習(xí)題，我們新編的并不多，絕大多數(shù)采用了兄弟院校過去幾十年積累的題目。我們始終認(rèn)為：一道好的習(xí)題是長期教學(xué)實(shí)踐的積累，新編的不一定比舊的題目好。毫無疑問，在學(xué)過這本《空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)》教材后再去學(xué)《氣體動(dòng)力學(xué)》（王保國、劉淑艷、黃偉光編著，國防科工委所屬5所高校聯(lián)合出版（北京理工、北航、西工大、哈工程、哈工大）出版社，2005年8月）就會(huì)感到順利與通暢了。本書的第一作者特別要感謝吳禮義教授、陳懋章教授、張世英教授、潘錦珊教授、卞蔭貴教授和童秉綱教授，正是這6位老先生多年前一直大力推薦與贈(zèng)送北航、南航、西工大與中國科大的相關(guān)教材，介紹老一輩先生們在教學(xué)中的心得，才使我們晚輩們真正深刻的認(rèn)識(shí)到：一本好的教材它反映了集體的智慧與心血，是多年來眾多教師們教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，因此把它們繼承下來是十分必要的！

內(nèi)容概要

本教材對空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)作了全面介紹，全書共分7章，分別介紹了流體力學(xué)與熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、二維位勢流流動(dòng)、定常一維流動(dòng)、膨脹波與激波、層流與湍流邊界層、氣體的多維流動(dòng)分析以及計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)，涵蓋了空氣動(dòng)力學(xué)的主要基礎(chǔ)內(nèi)容，從低速到高速、從一維到三維、從亞聲速到高超聲速流動(dòng)的基礎(chǔ)內(nèi)容。全書特別注意講述空氣動(dòng)力學(xué)的基本概念、基本方程和基本求解方法，始終貫穿了基礎(chǔ)、實(shí)用、簡練的方針，力圖做到深入淺出，少而精。    本書可作為高等工業(yè)院校有關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)教材，特別是作為飛行器設(shè)計(jì)、宇航動(dòng)力、發(fā)射工程、航天運(yùn)輸、工程力學(xué)、安全工程以及能源動(dòng)力類等專業(yè)的教材，也可供相關(guān)專業(yè)的科技人員參考。

作者簡介

王保國　教授，博士生導(dǎo)師，1947年生、山東省臨清市人。北京市教學(xué)名師、北京理工大學(xué)流體力學(xué)學(xué)科帶頭人。在中國科學(xué)院學(xué)習(xí)與工作的16年間，曾兩次榮獲中國科學(xué)院科技進(jìn)步獎(jiǎng)；1993年榮獲國家勞動(dòng)人事部首屆全國優(yōu)秀博士后獎(jiǎng)，成為1986至1993年問全國50名獲獎(jiǎng)人之一；在清華

書籍目錄

第1章　流體力學(xué)與熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)　1.1  空氣動(dòng)力學(xué)與氣體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展概況　　1.1.1　空氣動(dòng)力學(xué)研究的基本任務(wù)　　1.1.2　空氣動(dòng)力學(xué)與氣體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展　　1.1.3　空氣動(dòng)力學(xué)與氣體動(dòng)力學(xué)的分類　　1.1.4　空氣動(dòng)力學(xué)與氣體動(dòng)力學(xué)的研究方法　　1.1.5  我國空氣動(dòng)力學(xué)與氣體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展概況　1.2　氣體的基本物理性質(zhì)　　1.2.1　流體的密度、壓強(qiáng)和溫度　　1.2.2　氣體的壓縮性、黏性和傳熱性　　1.2.3　流體的基本模型　　1.2.4　標(biāo)準(zhǔn)大氣　1.3　聲速和馬赫數(shù)　　1.3.1　聲速　　1.3.2　馬赫數(shù)　1.4　熱力學(xué)中的基本定律　　1.4.1　完全氣體、狀態(tài)方程、內(nèi)能和焓　　1.4.2　熱力學(xué)第一定律　　1.4.3　熱力學(xué)第二定律　1.5  描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法　　1.5.1　流場及其兩種描述方法　　1.5.2　跡線、流線和流管　1.6　流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分析　　1.6.1　微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分析　　1.6.2　散度、旋度和速度勢　1.7　連續(xù)方程的微分與積分形式　　1.7.1　連續(xù)方程的積分形式　　1.7.2　連續(xù)方程的微分形式　1.8  動(dòng)量方程的微分與積分形式　　1.8.1　動(dòng)量方程的積分形式　　1.8.2　動(dòng)量方程的微分形式　1.9  能量方程的微分與積分形式　　1.9.1　能量方程的積分形式　　1.9.2　能量方程的微分形式　　1.9.3　一維定常流的能量方程　習(xí)題1第2章　二維位勢流流動(dòng)　2.1  不可壓縮流體的速度勢方程　　2.1.1　基本方程與邊界條件　　2.1.2　流動(dòng)的疊加　2.2　幾種簡單的二維位勢流　　2.2.1　直勻流、點(diǎn)源與點(diǎn)渦　　2.2.2　直勻流中的點(diǎn)源　　2.2.3　等強(qiáng)度的點(diǎn)源和點(diǎn)匯——偶極子　2.3　庫塔一儒可夫斯基升力定理　　2.3.1　繞圓柱的無環(huán)量流動(dòng)　　2.3.2　繞圓柱的有環(huán)量流動(dòng)　　2.3.3　庫塔一儒可夫斯基定理　習(xí)題2第3章　定常一維流動(dòng)　3.1  幾種簡單的一維定常流動(dòng)　3.2　絕熱流和等熵流　　3.2.1　能量方程及其特征常數(shù)　　3.2.2　無量綱速度——A數(shù)　　3.2.3　沿流線的等熵關(guān)系式　　……第4章　膨脹波與激波第5章　層流與湍流邊界層第6章　氣體的多維流動(dòng)分析第7章　計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)附表1  常見流體的密度和重度附表2　空氣和水的物理屬性附表3　標(biāo)準(zhǔn)大氣的物理屬性附表4　一維等熵流氣動(dòng)函數(shù)表附表5　氣體動(dòng)力學(xué)函數(shù)表（k=1.4時(shí)）附表6　正激波前后氣流參數(shù)表（k=1.4時(shí)）附表7　斜激波前后氣流參數(shù)表（完全氣體k=1.4）附表8　有摩擦等截面管中的絕熱流動(dòng)表附表9　普朗特—邁耶函數(shù)表（k=1.4時(shí)）參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 流體力學(xué)與熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1.1 空氣動(dòng)力學(xué)與氣體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展概況1.1.1 空氣動(dòng)力學(xué)研究的基本任務(wù)空氣動(dòng)力學(xué)與氣體動(dòng)力學(xué)是研究氣體與物體之問有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)氣體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，以及氣體與物體之間作用力的科學(xué)?？諝鈩?dòng)力學(xué)與氣體動(dòng)力學(xué)首先與飛機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展聯(lián)系在一起。在這個(gè)意義上，這門科學(xué)對于航空航天專業(yè)來講要涉及到飛行器的飛行性能、穩(wěn)定性和操縱性問題。 氣體相對于物體的運(yùn)動(dòng)，可以在物體的外部進(jìn)行，例如空氣流過飛機(jī)表面、導(dǎo)彈表面和螺旋槳等；也可以在物體的內(nèi)部進(jìn)行，像空氣在風(fēng)洞內(nèi)部、進(jìn)氣道內(nèi)部或者葉輪機(jī)械內(nèi)部的流動(dòng)。在這些外部或內(nèi)部流動(dòng)中，盡管空氣的具體運(yùn)動(dòng)和研究運(yùn)動(dòng)的目的有所不同，但它們都有一些共同的流動(dòng)現(xiàn)象，遵循一些共同的流動(dòng)規(guī)律，例如：滿足質(zhì)量守恒、牛頓第二定律、能量守恒和熱力學(xué)第一定律、第二定律等。研究空氣動(dòng)力學(xué)與氣體動(dòng)力學(xué)的基本任務(wù)，不僅要認(rèn)識(shí)這些流動(dòng)所發(fā)生的一些現(xiàn)象的基本實(shí)質(zhì)，而且要找出這些共同的基本規(guī)律在空氣動(dòng)力學(xué)與氣體動(dòng)力學(xué)中的表述，并且研究如何應(yīng)用這些規(guī)律能動(dòng)地解決飛行器以及各種動(dòng)力裝置中的氣體動(dòng)力問題。

編輯推薦

《空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)》是由國防工業(yè)出版社出版的。

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