《空气动力学基础 上》

绪论1

1空气动力学的研究对象、范围及其分类1

2 空气动力学的研究方法2

第一章　流体属性和静力学3

1连续介质的概念；介质内部一点的密度3

2 流体内部一点处的压强和温度4

3 气体的弹性和流动性6

4 粘性7

5 作用在流体微团上的力——表面力和彻体力9

6 流体的静平衡方程——欧拉静平衡方程11

7 标准大气15

附录 标准大气简表19

参考资料19

第二章　低速一维流20

1一维流的定义；定常流和非定常流20

2 一维不可压流的连续方程和欧拉方程；伯努利公式21

3 一维流的动量定律和动量矩定律26

4 管道中的实际流动30

参考资料34

第三章　流场；流动的诸基本方程35

1流场及其描述法35

2 欧拉法的加速度表达式36

3 流线与流型37

4微团运动的分析；散度、旋度及位函数38

〔一〕平面流动的微团运动的分析38

〔二〕三维流动的微团运动的分析40

〔三〕散度41

〔四〕旋度和位函数41

5质量方程43

〔一〕微分形式的质量方程（又名连续方程）43

〔二〕积分形式的质量方程45

6动量方程46

〔一〕欧拉方程（又名运动方程）46

〔二〕欧拉方程的积分48

〔三〕积分形式的动量方程51

〔四〕动量矩方程54

〔五〕速度位的物理意义55

7环量与涡；涡线与涡管56

〔一〕环量与涡的关系56

〔二〕涡线与涡管58

8　理想流中的涡定理60

附录61

3A柱坐标系和球坐标系下的各种表达式62

〔一〕坐标及流线方程62

〔二〕加速度表达式62

〔三〕柱坐标系下流体微团运动的分析及速度位φ的定义64

〔四〕球坐标系下的微团角速度的表达式和φ的定义65

〔五〕柱、球坐标系下的连续方程66

〔六〕柱、球坐标系下的运动方程67

3B本章各式的向量式67

〔一〕流线的微分方程67

〔二〕加速度的向量表达式67

〔三〕微团运动的分析68

〔四〕连续方程69

〔五〕动量方程70

〔六〕无旋流的伯努利方程71

〔七〕环量与涡定理72

〔八〕正交曲线坐标系73

参考资料75

第四章　低速平面位流76

1平面不可压位流的基本方程；流函数76

2几种简单的二维位流79

〔一〕直匀流79

〔二〕点源79

〔三〕偶极子80

〔四〕点涡82

3一些简单的迭加例子84

〔一〕直匀流加点源84

〔二〕直匀流加偶极子85

〔三〕直匀流加偶极子加点涡87

4镜象法概述89

〔一〕直壁的干扰89

〔二〕地面效应91

〔三〕圆壁的干扰91

〔四〕洞壁干扰93

5 鳞片布源法94

6利用复变函数解平面位流问题——保角变换99

〔一〕解析函数复习99

〔二〕复位函数102

〔三〕勃拉休斯定理105

〔四〕保角变换106

〔五〕流型的变换109

〔六〕有迎角或有环量的绕翼型流动；库塔－儒可夫斯基条件111

〔七〕翼型上的压强分布；升力、力矩；前缘吸力114

〔八〕绕椭圆的流动；无环量无升力116

〔九〕西奥道生法概说117

参考资料121

第五章　粘流基础和低速附面层122

1纳维－斯托克斯方程122

〔一〕应力的记法122

〔二〕直角坐标下切向应力分量之间的关系123

〔三〕粘性应力和速度梯度之间的关系123

〔四〕运动方程127

〔五〕边界条件128

〔六〕两个简单的粘流例子128

2 流动相似及相似准则130

3附面层（又名边界层）概念及附面层方程132

〔一〕附面层的微分方程132

〔二〕平板上的层流附面层解133

〔三〕位移厚度和动量损失厚度137

〔四〕卡门积分关系式138

〔五〕有压强梯度的粘流；分离139

〔六〕保尔豪森法141

4紊流（又名湍流）、转捩、紊流附面层144

〔一〕瞬时速度、平均速度；紊流度144

〔二〕紊流的剪应力145

〔三〕混合长度147

〔四〕紊流附面层的结构148

〔五〕附面层内的速度分布149

〔六〕附面层的转捩150

〔七〕平板紊流附面层151

〔八〕有压强梯度的紊流附面层155

附录161

5A柱坐标系下的纳维－斯托克斯方程161

〔一〕用速度导数表达的六个应力分量161

〔二〕运动方程161

5B 纳维－斯托克斯方程的向量形式162

参考资料164

第六章　低速翼型165

1翼型的几何参数165

〔一〕美国NACA四位数字翼族165

〔二〕NACA五位数字翼族167

〔三〕层流翼型168

2 翼型的低速绕流图画170

3 翼型的气动特性173

4 薄翼理论177

5 薄翼型的气动特性公式179

6 层流翼型设计185

7 翼型失速；后缘分离与前缘分离187

附录189

参考资料190

第七章　低速三维流191

1基本方程、边界条件；压强公式191

2低速三维位流的各种基本解193

〔一〕源193

〔二〕偶极子199

3 格林定理204

4 压力偶极子207

5 涡所产生的诱导速度208

6 涡分布和偶极子分布的关系210

7涡的一些重要现象215

〔一〕卡门涡街215

〔二〕机翼的尾涡系215

〔三〕三角翼的前缘涡216

8利用基本解作数值计算的方法大意218

〔一〕任意形状的厚物气动性能的算法218

〔二〕有升力的机翼气动性能的算法220

9柱坐标系下的运动方程；边界条件和压强公式222

〔一〕运动方程222

〔二〕边界条件和压强公式222

10　旋成体的轴对称流的基本解224

11　旋成体有迎角时的基本解226

附录 偶极子分布和涡分布之间的关系228

参考资料231

习题232

索引（附英文对照）263