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绪论1

0.1 空气动力学的研究对象、内容及分类1

0.2 空气动力学的研究方法2

第1章 基础知识4

1.1 热力学基础知识4

1.1.1 热力学的物系4

1.1.2 气体的状态方程4

1.1.3 热力学第一定律：内能和焓6

1.1.4 热力学第二定律：熵7

1.2 声速和马赫数9

1.2.1 扰动波的基本知识9

1.2.2 微弱扰动传播过程与传播速度——声速9

1.2.3 声速公式11

1.2.4 马赫数13

1.3 微弱扰动的传播区——马赫锥14

1.4 大气结构与标准大气15

1.4.1 大气结构15

1.4.2 国际标准大气17

1.4.3 压强和密度随高度的变化17

1.5 空气与飞行器的相互作用19

1.5.1 空气动力和力矩19

1.5.2 空气动力及力矩系数19

1.5.3 空气动力坐标系20

1.5.4 空气动力和力矩的分解21

习题22

第2章 流体运动基本方程24

2.1 系统与控制体24

2.2 连续方程25

2.2.1 积分形式的连续方程25

2.2.2 微分形式的连续方程26

2.3 动量方程28

2.3.1 积分形式的动量方程29

2.3.2 黏性流体中的应力30

2.3.3 微分形式的动量方程31

2.4 能量方程34

2.5 无旋流动的速度位方程及其线化35

2.5.1 无旋流动和速度位函数35

2.5.2 无旋流动的速度位方程36

2.5.3 速度位方程的线化37

2.5.4 边界条件39

2.5.5 压力系数的展开式40

习题41

第3章 一维定常管流45

3.1 一维等熵流动和气体动力学函数45

3.1.1 基本关系式45

3.1.2 几种参考状态与速度系数50

3.1.3 气体动力学函数及其应用54

3.1.4 喷管性能计算60

3.1.5 火箭推力公式63

3.2 收缩喷管68

3.2.1 喷管出口气流参数及临界压强比68

3.2.2 三种流动状态69

3.2.3 壅塞状态72

3.3 拉瓦尔喷管73

3.3.1 等熵流中的面积比公式73

3.3.2 反压比对拉瓦尔喷管中流动的影响74

3.4 等截面摩擦管流83

3.4.1 等截面摩擦管流的焓熵图83

3.4.2 摩擦对气流参数的影响84

3.4.3 摩擦管中气流参数的计算87

3.4.4 摩擦壅塞90

3.5 换热管流93

3.5.1 热量交换对气流参数的影响93

3.5.2 换热管流的计算96

3.5.3 加热壅塞97

3.6 等截面加质管流98

3.6.1 基本方程99

3.6.2 侧壁有质量加入对管中流速的影响100

3.6.3 加质管流的计算公式102

习题105

第4章 低速平面位流109

4.1 不可压位流的速度位方程和流函数109

4.2 几种简单的二维位流112

4.2.1 直匀流112

4.2.2 点源113

4.2.3 偶极子115

4.2.4 点涡117

4.3 简单位流的叠加118

4.3.1 直匀流加点源118

4.3.2 直匀流加偶极子120

4.4 库塔－儒科夫斯基升力定理122

4.4.1 绕圆柱的有环量的流动122

4.4.2 绕圆柱有环量流动的升力124

习题126

第5章 膨胀波与激波128

5.1 膨胀波128

5.1.1 壁面外折微小角度dθ128

5.1.2 普朗特－迈耶尔（Prandtl-Meyer）流动128

5.1.3 膨胀波前后气流参数变化与外折角的关系129

5.2 微弱压缩波132

5.3 膨胀波的反射和相交134

5.3.1 膨胀波在固壁上的反射134

5.3.2 膨胀波的终止134

5.3.3 膨胀波的相交134

5.3.4 膨胀波在自由边界上的反射135

5.3.5 膨胀波与弱压缩波相交135

5.4 正激波136

5.4.1 正激波的形成136

5.4.2 正激波的传播速度Vs138

5.4.3 正激波前后速度系数之间的关系140

5.4.4 正激波前后气流参数与Ma1的关系141

5.5 斜激波144

5.5.1 由方向决定的激波144

5.5.2 由压强决定的激波153

5.6 激波的反射与相交153

5.6.1 激波在固体壁上的反射153

5.6.2 激波的终止155

5.6.3 异侧激波的相交155

5.6.4 同侧激波的相交156

5.6.5 激波在自由边界上的反射及喷管出口外波系157

5.7 圆锥激波157

5.7.1 圆锥绕流的特点157

5.7.2 气流参数计算159

习题160

第6章 黏性边界层理论164

6.1 黏性边界层概念164

6.1.1 边界层概念的意义164

6.1.2 边界层流动图画164

6.2 边界层的厚度166

6.2.1 边界层厚度δ166

6.2.2 边界层位移厚度δ166

6.2.3 边界层动量损失厚度δ167

6.3 平面不可压层流边界层微分方程168

6.3.1 二维平板的边界层微分方程168

6.3.2 二维微弯曲面的边界层微分方程170

6.3.3 定常层流边界层解法思路171

6.4 平板边界层的解172

6.4.1 布拉休斯（Blasius）解172

6.4.2 卡门动量积分关系式176

6.5 边界层的分离180

6.5.1 曲壁边界层及分离现象180

6.5.2 流动状态对边界层分离的影响181

6.5.3 边界层分离与压差阻力181

6.6 可压流边界层182

6.6.1 温度边界层及气动热182

6.6.2 高速、高温对边界层的影响185

6.6.3 可压流中平板的摩擦系数190

6.6.4 壁面热流密度qw的计算193

习题193

第7章 高超声速空气动力学基础196

7.1 高超声速流动特征196

7.1.1 高超声速绕流图画196

7.1.2 高超声速流动主要特征197

7.1.3 高超声速空气动力学的研究内容和研究方法200

7.2 高超声速飞行器气动特性工程计算方法201

7.2.1 高超声速无黏流的基本激波关系式201

7.2.2 牛顿流理论203

7.2.3 牛顿压力系数公式的李斯修正式206

7.2.4 布泽曼修正公式210

7.3 高超声速飞行器气动加热工程计算方法210

7.3.1 传热的基本形式210

7.3.2 高超声速气动加热形式211

7.3.3 壁面状态对气动热影响213

7.3.4 高温空气平衡组分213

7.3.5 定常流动壁温计算214

习题220

第8章 飞行器部件空气动力学223

8.1 翼型的几何特性及绕流图画223

8.1.1 翼型的几何特性223

8.1.2 翼型的绕流图画224

8.1.3 低速薄翼型理论228

8.1.4 超声速薄翼型理论229

8.2 翼面232

8.2.1 翼面的几何特性232

8.2.2 翼面的绕流图画234

8.2.3 升力线理论238

8.2.4 升力面理论大意242

8.2.5 压缩性修正243

8.2.6 超声速前缘矩形平板翼和三角形平板翼的气动特性245

8.3 细长旋成体的轴对称绕流246

8.3.1 细长旋成体亚声速轴对称绕流246

8.3.2 细长旋成体超声速轴对称绕流248

8.3.3 超声速最小阻力旋成体头部形状249

8.4 细长旋成体的非轴对称绕流250

8.4.1 基本方程和边界条件250

8.4.2 流动分解251

8.4.3 细长体理论的主要结果252

8.5 弹翼－弹身干扰254

8.5.1 弹翼－弹身干扰因子254

8.5.2 弹翼－弹身干扰机理255

8.5.3 细长体理论公式256

8.5.4 弹翼－弹身干扰因子经验公式259

8.6 前翼－尾翼干扰260

8.6.1 前翼－尾翼干扰机理260

8.6.2 细长体理论公式261

8.7 非圆截面弹身的气动特性265

8.7.1 概述265

8.7.2 旋成体大攻角绕流法向力系数和俯仰力矩系数266

8.7.3 沿纵轴截面积不变的非圆截面弹身气动特性268

8.7.4 各种横截面形状（？）SBT、（？）Nt的计算公式269

习题275

第9章 导弹气动布局及气动特性工程计算方法277

9.1 导弹气动布局277

9.1.1 翼面沿弹身周向布置形式277

9.1.2 翼面沿弹身的轴向配置形式与性能特点278

9.2 导弹气动力工程计算的部件组合法284

9.2.1 导弹气动力计算的部件组合法284

9.2.2 导弹部件气动特性分解285

9.3 旋成体弹身阻力系数和升力系数工程计算方法285

9.3.1 旋成体弹身的零攻角轴向力系数285

9.3.2 攻角对弹身轴向力系数的影响294

9.3.3 旋成体弹身的法向力系数295

9.3.4 旋成体弹身的升力系数和阻力系数304

9.4 弹翼的轴向力系数和法向力系数工程计算方法304

9.4.1 弹翼的零攻角轴向力系数304

9.4.2 弹翼的线性法向力系数311

9.4.3 弹翼的非线性法向力系数313

9.4.4 弹翼的升力系数和阻力系数316

9.5 弹翼－弹身－尾翼组合体升力系数和阻力系数工程计算方法317

9.5.1 弹翼－弹身－尾翼组合体的法向力系数317

9.5.2 弹翼－弹身－尾翼组合体的轴向力系数318

9.5.3 弹翼－弹身－尾翼组合体的升力系数和阻力系数320

习题320

第10章 空气动力学实验基础321

10.1 概述321

10.1.1 空气动力学实验的基本方法321

10.1.2 空气动力学实验的任务与内容322

10.1.3 空气动力学实验的发展概况322

10.2 空气动力学实验的理论基础323

10.3 风洞及分类329

10.3.1 风洞的功能与分类329

10.3.2 低速风洞330

10.3.3 亚声速风洞331

10.3.4 跨声速风洞332

10.3.5 超声速风洞332

10.3.6 高超声速风洞335

10.4 风洞实验模型设计336

10.5 风洞模型常规实验337

10.5.1 测力实验338

10.5.2 压力分布测量341

10.5.3 铰链力矩实验342

附表347

附表1 常见流体的密度和重度347

附表2 空气和水的属性347

附表3 标准大气简表348

附表4 亚声速流的流动参数与Ma的关系（γ=1.4 ）349

附表5 超声速流的流动参数与Ma的关系（γ=1.4 ）352

附表6 气体动力学函数表（γ=1.4 ）（以λ为自变量）360

附表7 正激波函数表（γ=1.4 ）367

参考文献374