多維氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

前言

本書(shū)初版經(jīng)北京市教委評(píng)審，于2006年榮獲“北京高等教育精品教材”稱號(hào)。在2007年，本書(shū)第2版又被列為“北京市高等教育精品教材立項(xiàng)項(xiàng)目”。第2版對(duì)第1版少數(shù)有誤之處進(jìn)行了勘誤，還在多處增加了有益于讀者加深理解的敘述；對(duì)第6章的6.5節(jié)進(jìn)一步擴(kuò)展而正式推導(dǎo)了特征方程常用的第二種形式；最后新增加了非定常氣動(dòng)方程組特征分析的相關(guān)內(nèi)容。北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院劉導(dǎo)治教授主審了第2版全書(shū)。北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院孫曉峰教授、方韌教授、尹幸愉副教授也分別審閱了部分章節(jié)。他們?cè)趯⒈緯?shū)用于本科生與研究生教學(xué)的同時(shí)，為本書(shū)的修訂提出了寶貴的建議，在此一并表示衷心的感謝。

內(nèi)容概要

　　《多維氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（第2版）》主要講授多維無(wú)黏性流體力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)的基本內(nèi)容，共分為7章：第1章，矢量分析與場(chǎng)論的主要概念與公式；第2章，多維流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析；第3章，無(wú)黏性可壓縮流體多維流動(dòng)基本方程；第4章，勢(shì)函數(shù)方程，流函數(shù)方程；第5章，小擾動(dòng)線性化理論；第6章，理想二維超聲速流動(dòng)的特征線法和理想多維氣體流動(dòng)的特征分析法；第7章，相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下的無(wú)黏性可壓縮流體多維流動(dòng)基本方程。各章附有習(xí)題，并列出了課程參考書(shū)目、寫(xiě)作參考文獻(xiàn)。《多維氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（第2版）》所需的先修基礎(chǔ)課程有高等數(shù)學(xué)、常微分方程、線性代數(shù)、矢量分析與場(chǎng)論、大學(xué)物理、理論力學(xué)、工程熱力學(xué)和一維氣體動(dòng)力學(xué)。　　《多維氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（第2版）》適用于航空航天工科院校航空宇航推進(jìn)理論與工程專業(yè)和流體機(jī)械專業(yè)的四年制大學(xué)本科專業(yè)基礎(chǔ)課程“多維氣體動(dòng)力學(xué)”的教學(xué)?！抖嗑S氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（第2版）》特別適用于葉輪機(jī)械氣體動(dòng)力學(xué)方向的高年級(jí)大學(xué)生和研究生，也可供其他有關(guān)專業(yè)師生、科研人員和技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

緒論第1章  矢量分析與場(chǎng)論的主要概念與公式1.1數(shù)量場(chǎng)的梯度41.1.1梯度的定義51.1.2梯度的性質(zhì)51.1.3梯度的運(yùn)算表達(dá)式，哈密頓算子Δ61.1.4梯度與微分的關(guān)系71.2矢量場(chǎng)的散度81.2.1通量的定義81.2.2散度的定義81.2.3散度的性質(zhì)81.2.4散度的運(yùn)算表達(dá)式91.3矢量場(chǎng)的旋度91.3.1環(huán)量的定義91.3.2環(huán)量面密度的定義101.3.3旋度的定義101.3.4旋度的性質(zhì)101.3.5旋度的運(yùn)算表達(dá)式101.4梯度、散度、旋度的意義121.5梯度、散度、旋度的常用場(chǎng)論公式和在常用坐標(biāo)系中的展開(kāi)公式121.5.1正交曲線坐標(biāo)系及其中場(chǎng)的常用表達(dá)形式121.5.2常用場(chǎng)論公式及其展開(kāi)公式131.5.3奧高公式151.5.4斯托克斯公式151.6跡線和流線16習(xí)題1 17第2章  多維流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析2.1全導(dǎo)數(shù)或隨流導(dǎo)數(shù)D〖〗Dt182.2微團(tuán)的加速度192.3流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)分析——柯西亥姆霍茲速度分解定理202.4無(wú)旋流動(dòng)252.5不可壓的無(wú)旋流動(dòng)262.6速度環(huán)量，有勢(shì)流場(chǎng)中速度環(huán)量的大小272.7有旋流動(dòng)302.7.1用渦線的方程定義渦線312.7.2渦通量I或渦管的旋渦強(qiáng)度I312.7.3渦管的旋渦強(qiáng)度I守恒定理322.7.4開(kāi)爾文定理322.7.5拉格朗日定理或旋渦不生不滅定理342.7.6幾個(gè)定理的對(duì)比理解34習(xí)題2 34第3章  無(wú)黏性可壓縮流體多維流動(dòng)基本方程3.1雷諾輸運(yùn)定理363.2質(zhì)量守恒定律，即連續(xù)方程的積分形式、微分形式373.3牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律，即動(dòng)量方程的積分形式、微分形式393.3.1歐拉方程的積分形式、微分形式393.3.2葛羅米柯方程和克羅克方程433.4熱力學(xué)第一定律，即能量方程的積分形式、微分形式473.4.1適用于體系的積分形式能量方程473.4.2適用于控制體的積分形式能量方程493.4.3微分形式的能量方程503.5熱力學(xué)第二定律，即熵方程的積分形式、微分形式523.6無(wú)黏性可壓縮流體多維流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)基本方程組，封閉性553.7聲速方程的意義和各種形式583.8完全氣體等熵流動(dòng)和均熵流動(dòng)的概念和其不同表達(dá)形式603.9定解條件613.9.1初始條件623.9.2固體壁面邊界條件623.9.3可壓縮流動(dòng)氣體邊界條件633.9.4不可壓縮流動(dòng)氣體邊界條件653.10運(yùn)動(dòng)微分方程的第一積分673.10.1拉格朗日積分683.10.2伯努利積分69習(xí)題3 73第4章  勢(shì)函數(shù)方程，流函數(shù)方程4.1氣體的勢(shì)函數(shù)方程，即氣體動(dòng)力學(xué)方程764.2二階線性、擬線性偏微分方程的分類，特征線概念初步794.3流函數(shù)的概念和定義814.4流函數(shù)性質(zhì)824.5流函數(shù)方程844.6流函數(shù)方程與勢(shì)函數(shù)方程的對(duì)比864.7理想不可壓縮流體的絕熱二維定常無(wú)旋流動(dòng)874.7.1不可壓縮平面定常無(wú)旋流動(dòng)解的可疊加性874.7.2不可壓縮平面定常無(wú)旋流動(dòng)問(wèn)題通常的提法884.7.3直勻流894.7.4點(diǎn)源、點(diǎn)匯894.7.5點(diǎn)渦（或稱環(huán)流、自由渦）904.7.6偶極流（或稱偶極子）914.7.7無(wú)環(huán)流（或稱無(wú)環(huán)量）的圓柱繞流934.7.8有環(huán)流（或稱有環(huán)量）的圓柱繞流964.7.9機(jī)翼翼型或葉輪機(jī)葉型設(shè)計(jì)理論中的幾個(gè)基本概念99習(xí)題4 100第5章  小擾動(dòng)線性化理論5.1基本概念與基本定義1035.2無(wú)黏性流體定?？蓧嚎s均熵?zé)o旋流動(dòng)的小擾動(dòng)法1045.3非定常歐拉方程組的小擾動(dòng)法1065.3.1非定常歐拉方程組的小擾動(dòng)線性化1065.3.2頻域法，時(shí)域法1095.3.3線性化歐拉方程組的頻域解法，色散關(guān)系1115.3.4壓力波1135.3.5渦波1175.3.6熵波1185.3.7小結(jié)，邊界條件應(yīng)用簡(jiǎn)述1205.4均勻靜止氣體中平面聲波傳播的控制方程的線性化形式及其解122習(xí)題5 124第6章  理想二維超聲速流動(dòng)的特征線法和理想多維氣體流動(dòng)的特征分析法6.1基本概念1266.2單個(gè)偏微分方程的特征線法1286.3特征線可以是待求函數(shù)的導(dǎo)數(shù)的間斷線1296.4兩個(gè)偏微分方程的方程組的特征線法1306.5n個(gè)偏微分方程的方程組的特征線法和特征分析法1326.6非定常一維流動(dòng)的特征分析法1366.7非定常三維流動(dòng)的近似特征分析法1406.8非定常三維流動(dòng)的精確特征分析法1436.9依賴域，影響域147習(xí)題6 148第7章  相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下的無(wú)黏性可壓縮流體多維流動(dòng)基本方程7.1速度合成定理1507.2絕對(duì)系與相對(duì)系的導(dǎo)數(shù)的變換1517.3相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下的連續(xù)方程1527.4加速度合成定理1537.5相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下的動(dòng)量方程1547.6體系總能量與坐標(biāo)系的關(guān)聯(lián)1597.7相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下旋轉(zhuǎn)機(jī)械的能量方程1617.8相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下的微分方程組和守恒形微分方程組1637.9相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下的守恒形積分方程組167習(xí)題7 169課程參考書(shū)目170參考文獻(xiàn)172

章節(jié)摘錄

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