高等空氣動(dòng)力學(xué)

前言

　　本書(shū)是在哈爾濱工程大學(xué)“十一·五”規(guī)劃研究生教材出版基金的資助下完成的?！　「叩瓤諝鈩?dòng)力學(xué)是飛行器設(shè)計(jì)及航空宇航等航空航天專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，哈爾濱工程大學(xué)航天工程系于1978年開(kāi)始招收導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和導(dǎo)彈控制專業(yè)的本科生，并為相關(guān)專業(yè)開(kāi)設(shè)空氣動(dòng)力學(xué)課程，在空氣動(dòng)力學(xué)方面積累了較為深厚的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。2004年開(kāi)始招收飛行器設(shè)計(jì)學(xué)科碩士研究生，早在新生入學(xué)之前有關(guān)高等空氣動(dòng)力學(xué)適用教材的選錄工作就在緊鑼密鼓的進(jìn)行，雖然有關(guān)空氣動(dòng)力學(xué)的書(shū)籍很多，但適合研究生階段空氣動(dòng)力學(xué)教學(xué)的書(shū)籍卻很少，原因是知識(shí)點(diǎn)分散，不能提供系統(tǒng)完整、明晰簡(jiǎn)要的高等空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，無(wú)法滿足研究生教學(xué)內(nèi)容的要求。因此，急需一本能夠系統(tǒng)深入地闡述高等空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)知識(shí)的教材，以滿足飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)及航空宇航等專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)的需要。在國(guó)內(nèi)無(wú)相應(yīng)教材可選的情況下，航天工程系的空氣動(dòng)力學(xué)教學(xué)工作者于2003年就開(kāi)始了高等空氣動(dòng)力學(xué)一書(shū)的籌備編寫(xiě)工作，以滿足自身教學(xué)需要。2004年9月新生入學(xué)，教材初稿基本完成并應(yīng)用于教學(xué)。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)的初稿雖然能滿足一時(shí)的教學(xué)需要，但卻不能很好地滿足學(xué)生自身知識(shí)體系水平的要求，學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)掌握的深度與廣度直接決定著他們對(duì)高等空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)與理解，因此高等空氣動(dòng)力學(xué)教材內(nèi)容不能完全獨(dú)立于基礎(chǔ)空氣動(dòng)力學(xué)之外，教材中不但要有基礎(chǔ)空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)的補(bǔ)充和過(guò)渡，而且要根據(jù)學(xué)生實(shí)際對(duì)初稿中各部分內(nèi)容所占比例及難易程度不斷進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)充。2004年以來(lái)，經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)，該書(shū)內(nèi)容不斷得到完善，各理論知識(shí)分布比例及難易程度均由教學(xué)實(shí)踐中學(xué)生的實(shí)際情況決定，可以說(shuō)本書(shū)最終內(nèi)容的確定是以教學(xué)實(shí)踐要求為指導(dǎo)，篩選匯編了適合研究生教育需要的經(jīng)典空氣動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，符合本階段學(xué)生知識(shí)能力水平和學(xué)習(xí)的需要。

內(nèi)容概要

　　《研究生用教材：高等空氣動(dòng)力學(xué)》在高速可壓流動(dòng)基礎(chǔ)上主要介紹了飛行器部件空氣動(dòng)力學(xué)的理論和分析方法。主要內(nèi)容包括：熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，高速一維流動(dòng)基本關(guān)系式和激波、膨脹波基本理論；邊界層的基本概念和理論；亞音速翼型及機(jī)翼的氣動(dòng)特性，亞音速薄翼型繞流的相似律；超音速流中的翼型繞流特點(diǎn)，薄翼型超音速線性化理論，機(jī)翼及繞流流場(chǎng)基本概念，無(wú)限翼展斜置翼的超音速氣動(dòng)特性，有限翼薄機(jī)翼邊界對(duì)繞流特性的影響，超音速機(jī)翼氣動(dòng)模型的建立；旋成體線性化位流方程及基本解，細(xì)長(zhǎng)旋成體理論，組合體氣動(dòng)特性分析；高超音速流的基本定義和特征，高超音速流的基本激波關(guān)系式和馬赫數(shù)無(wú)關(guān)原理，高超音速飛行器氣動(dòng)加熱預(yù)測(cè)和熱防護(hù)問(wèn)題?！　　堆芯可媒滩模焊叩瓤諝鈩?dòng)力學(xué)》可作為航空宇航學(xué)科飛行器設(shè)計(jì)、航空宇航推進(jìn)理論與工程等專業(yè)的研究生教材，也可以作為相關(guān)專業(yè)科研人員的參考用書(shū)。

書(shū)籍目錄

第0章 緒論0.1 空氣動(dòng)力學(xué)的基本任務(wù)及分類0.2 空氣動(dòng)力學(xué)的研究方法0.3 飛行器部件拆分基本思想0.4 本書(shū)的主要研究?jī)?nèi)容第1章 高速可壓流動(dòng)基礎(chǔ)1.1 熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1.2 聲速和馬赫數(shù)1.3 高速一維定常流1.4 膨脹波1.5 正激波1.6 斜激波1.7 激波一膨脹波理論在超聲速翼型上的應(yīng)用習(xí)題第2章 邊界層流動(dòng)2.1 邊界層概念和基本特征2.2 平面不可壓層流邊界層微分方程2.3 平板邊界層的Blasius解2.4 卡門(mén)動(dòng)量積分關(guān)系式2.5 平面紊流邊界層2.6 平板混合邊界層2.7 邊界層的分離與控制習(xí)題第3章 亞跨聲速翼型和機(jī)翼的氣動(dòng)特性3.1 線性化速度勢(shì)方程3.2 亞聲速氣流繞薄翼型流動(dòng)的相似律3.3 機(jī)翼的跨聲速氣動(dòng)特性習(xí)題第4章 超音速流中的翼型與機(jī)翼4.1 超音速流中翼型特點(diǎn)及基本理論4.2 薄機(jī)翼超音速繞流特性分析4.3 超音速機(jī)翼氣動(dòng)模型習(xí)題第5章 機(jī)（彈）體氣動(dòng)特性及翼身組合體氣動(dòng)特性5.1 類圓截面機(jī)（彈）體氣動(dòng)特性5.2 翼身組合體氣動(dòng)特性習(xí)題第6章 高超音速空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)6.1 高超音速流的定義及研究?jī)?nèi)容6.2 高超音速邊界層問(wèn)題6.3 高超音速流的基本激波關(guān)系式及馬赫數(shù)無(wú)關(guān)原理6.4 高超音速氣動(dòng)力工程預(yù)測(cè)6.5 高超音速飛行器氣動(dòng)加熱及熱防護(hù)基礎(chǔ)習(xí)題附錄附表1 亞聲速流動(dòng)（y=1.4）的流動(dòng)參數(shù)與Ma數(shù)的關(guān)系附表2 超聲速流動(dòng)（y=1.4）的流動(dòng)參數(shù)與Ma數(shù)的關(guān)系附表3 氣體動(dòng)力學(xué)函數(shù)表（y=1.4，以λ為自變量）附表4 激波流動(dòng)的參數(shù)（γ=1.4 ）附表5 零迎角平板邊界層的函數(shù)廠（η）及其導(dǎo)數(shù)習(xí)題答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1738年伯努利出版他的專著時(shí)，首先采用了水動(dòng)力學(xué)這個(gè)名詞并作為書(shū)名；1880年前后出現(xiàn)了空氣動(dòng)力學(xué)這個(gè)名詞；1935年以后，人們概括了這兩方面的知識(shí)，建立了統(tǒng)一的體系，稱為流體力學(xué)。流體力學(xué)是研究流體（包括氣體、液體）運(yùn)動(dòng)規(guī)律及傳熱、傳質(zhì)規(guī)律的學(xué)科。主要研究在各種力的作用下，流體本身狀態(tài)以及流體和固體壁面、流體和流體間、流體與其他運(yùn)動(dòng)形態(tài)之間的相互作用。它的主要基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律和質(zhì)量守恒定律，常常還要用到熱力學(xué)知識(shí)，有時(shí)還用到宏觀電動(dòng)力學(xué)的基本定律，本構(gòu)方程和物理學(xué)、化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。流體力學(xué)的基礎(chǔ)理論由三部分組成：　?。?）流體靜力學(xué)研究流體處于平衡靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)各種作用在流體上的力的規(guī)律的學(xué)科；　?。?）流體動(dòng)力學(xué)研究流體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)各種作用在流體上的力的規(guī)律及流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科；　?。?）氣體動(dòng)力學(xué)研究氣體處于高速流動(dòng)狀態(tài)時(shí)氣體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理論?！　】諝馐橇黧w的一種，空氣動(dòng)力學(xué)是流體力學(xué)的一個(gè)分支，來(lái)源于流體動(dòng)力學(xué)（研究與流體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體（飛行器）受力規(guī)律的學(xué)科），如果流體介質(zhì)是空氣，則稱為空氣動(dòng)力學(xué)?？諝鈩?dòng)力學(xué)是研究物體與空氣之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（物體在空氣中運(yùn)動(dòng)或物體不動(dòng)空氣繞流過(guò)物體運(yùn)動(dòng)）時(shí)空氣在物體擾動(dòng)作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及空氣與物體之間作用力的科學(xué)。　　通常所說(shuō)的空氣動(dòng)力學(xué)其研究?jī)?nèi)容是飛機(jī)、導(dǎo)彈等飛行器在各種飛行條件下流場(chǎng)中氣體的速度、壓力、溫度和密度等參量的變化規(guī)律，飛行器所受的升力和阻力等空氣動(dòng)力及其變化規(guī)律，氣體介質(zhì)或氣體與飛行器之間所發(fā)生的物理化學(xué)變化以及傳熱傳質(zhì)規(guī)律等。空氣相對(duì)于物體的運(yùn)動(dòng)，可以在物體的外部進(jìn)行，像空氣流過(guò)飛機(jī)表面；也可以在物體的內(nèi)部進(jìn)行，像空氣在風(fēng)洞內(nèi)部和進(jìn)氣道內(nèi)部等的流動(dòng)。在這些外部和內(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，但它們都發(fā)生了一些共同的流動(dòng)現(xiàn)象，遵循一些共同的流動(dòng)規(guī)律，例如質(zhì)量守恒、牛頓定律、能量守恒、熱力學(xué)定律等?？諝獾倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律主要是依據(jù)物理學(xué)的基本原理推導(dǎo)出空氣的各種參數(shù)，例如速度、壓強(qiáng)、密度、溫度等各參數(shù)之間的關(guān)系。例如從質(zhì)量守恒方程可以推導(dǎo)出氣體的速度方程；由牛頓第二定律可以推導(dǎo)出歐拉運(yùn)動(dòng)方程；從能量守恒定律可以推導(dǎo)出能量方程、伯努利方程等。 　　……

圖書(shū)封面

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