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绪论1

0.1空气动力学研究的基本任务1

0.2 空气动力学发展概述1

0.3 空气动力学分类2

0.4 空气动力学研究方法3

0.5 我国空气动力学研究发展概述4

第一章流体介质5

1.1 连续介质假设5

1.2流体的密度、压强和温度6

1.2.1 流体内部一点处的密度6

1.2.2 理想流体中一点处的压强各向同性7

1.2.3 完全气体的状态方程8

1.3气体的压缩性、粘性和传热性8

1.3.1 压缩性8

1.3.2 粘性9

1.3.3 传热性11

1.4流体的模型化11

1.4.1 理想流体11

1.4.2 不可压流体12

1.4.3 绝热流体12

1.5标准大气13

1.5.1 大气的分层13

1.5.2 密度、温度和压强随高度的变化14

1.5.3 标准大气16

习题17

第二章流体运动学和动力学基础18

2.1流场18

2.1.1 流场及其描述方法18

2.1.2 迹线、流线和流管19

2.2流体微团运动的分析21

2.2.1 微团运动的分析21

2.2.2 散度、旋度和速度位23

2.3连续方程和流函数26

2.3.1 连续方程26

2.3.2 流函数27

2.4旋涡运动31

2.4.1 涡线、涡管及旋涡强度31

2.4.2 速度环量；斯托克斯定理32

2.4.3 直线涡的诱导速度及毕奥-萨瓦定律34

2.4.4 海姆霍兹旋涡定理36

2.5欧拉运动方程及其积分36

2.5.1 欧拉运动方程37

2.5.2 伯努利方程39

2.6流体力学中的动量定理42

2.6.1 动量定理的一般原理42

2.6.2 动量定理的例子44

习题46

第三章不可压理想流体绕物体的流动49

3.1不可压理想流体的无旋运动49

3.1.1 基本方程和边界条件49

3.1.2 流动的叠加51

3.2不可压位流流动叠加举例52

3.2.1 直匀流、点源和点涡52

3.2.2 直匀流中的点源54

3.2.3 等强度的点源和点汇——偶极子56

3.3绕圆柱的无环量和有环量流动58

3.3.1 绕圆柱的无环量流动58

3.3.2 绕圆柱的有环量流动；库塔-儒可夫斯基定理60

3.4 二维对称物体绕流的数值解63

习题65

第四章低速附面层67

4.1附面层概念67

4.1.1 粘性流体和理想流体67

4.1.2 层流和紊流68

4.1.3 附面层内沿物面法线方向压强不变70

4.1.4 附面层的厚度71

4.2附面层微分方程73

4.2.1 附面层微分方程的推导73

4.2.2 附面层微分方程的数值解74

4.3卡门动量积分关系式81

4.3.1 卡门动量积分关系式的推导81

4.3.2 卡门动量积分关系式的应用83

4.4低速平板附面层及摩擦阻力计算88

4.4.1 平板层流附面层89

4.4.2 平板紊流附面层91

4.4.3 平板混合附面层93

4.5附面层的分离94

4.5.1 附面层的分离94

4.5.2 流动状态对分离的影响95

4.5.3 分离与压差阻力96

习题96

第五章低速翼型的气动特性98

5.1翼型的几何参数98

5.1.1 几何弦长b98

5.1.2 翼型表面无量纲坐标98

5.1.3 弯度分布函数？；相对弯度？；最大弯度位置？99

5.1.4 厚度分布函数？；相对厚度？；最大厚度位置？99

5.1.5 前缘半径rL，后缘角τ99

5.1.6 常用低速翼型编号法99

5.2翼型空气动力系数100

5.2.1 翼型的迎角和空气动力100

5.2.2 翼型空气动力系数101

5.3低速翼型气动特性概述101

5.3.1 绕流图画101

5.3.2 翼型气动力系数随迎角a变化曲线102

5.4库塔-儒可夫斯基后缘条件；环量的确定103

5.4.1 库塔-儒可夫斯基后缘条件103

5.4.2 环量的产生和后缘条件的关系105

5.5任意翼型位流解法105

5.5.1 保角变换法106

5.5.2 绕翼型位流的数值计算法——面元法107

5.6薄翼型理论111

5.6.1 流动的分解111

5.6.2 迎角-弯度问题113

5.6.3 厚度问题的解120

5.7厚翼型理论121

5.7.1 对称厚翼型无升力流的数值计算法121

5.7.2 任意厚翼型有升力时的数值计算法123

5.8实用低速翼型的气动特性124

5.8.1 翼型表面压强分布Cp（？）124

5.8.2 翼型升力特性124

5.8.3 翼型纵向力矩特性125

5.8.4 压心位置？和焦点位置？125

5.8.5 翼型阻力特性和极曲线127

附录 In＝∫πσcosnθdθ/cosθ－cosθ1＝πsinnθ1/sinθ1的证明128

习题129

第六章机翼低速气动特性132

6.1机翼的几何参数132

6.1.1 平面形状和平面几何参数132

6.1.2 几何扭转角？133

6.1.3 上（下）反角ψ134

6.2 机翼的空气动力系数134

6.3大展弦比直机翼的气动特性134

6.3.1 绕流流态及其特点分析135

6.3.2 气动模型和升力线假设136

6.3.3 升力线理论136

6.3.4 大展弦比直机翼的失速特性151

6.4后掠翼的低速气动特性152

6.4.1 无限翼展斜置翼的气动特性152

6.4.2 后掠翼的流态和载荷特性154

6.4.3 升力面理论154

6.4.4 梯形后掠翼的升力面理论解162

6.5小展弦比机翼的低速气动特性163

6.5.1 小展弦比机翼的绕流特点163

6.5.2 计算三角翼气动特性的“前缘吸力比拟”法164

6.6机翼低速气动特性的工程计算167

6.6.1 剖面升力系数展向分布Cy（z）167

6.6.2 升力特性169

6.6.3 纵向力矩特性170

6.6.4 阻力特性171

附录 小展弦比锐前缘三角翼Cyp和Cyv公式的推导173

习题174

第七章高速可压流动177

7.1热力学基础知识177

7.1.1 完全气体假设；状态方程；内能和焓177

7.1.2 热力学第一定律178

7.1.3 热力学第二定律179

7.2音速和马赫数180

7.2.1 微弱扰动在介质中的传播速度——音速180

7.2.2 马赫数M及其物理意义181

7.3高速一维定常流182

7.3.1 一维定常绝热流的能量方程182

7.3.2 一维定常绝热流参数间的基本关系式183

7.4 小扰动影响区的划分；马赫锥188

7.5 马赫波189

7.6膨胀波190

7.6.1 膨胀波前后参数变化与外折角关系式191

7.6.2 超音速气流绕小外折角的近似关系式192

7.7激波194

7.7.1 正激波195

7.7.2 平面斜激波197

7.7.3 圆锥激波202

7.8高速可压流附面层204

7.8.1 温度附面层和层内温度分布204

7.8.2 绝热壁面的恢复温度及复温因子205

7.8.3 可压流中平板摩阻系数的计算206

7.8.4 壁面热流密度qw的计算209

7.9 激波与附面层相互干扰209

习题210

第八章亚音速翼型和机翼的气动特性213

8.1 亚音速可压流中绕翼型流动的特点213

8.2 定常理想可压流速度位方程214

8.3小扰动线化理论215

8.3.1 速度位方程的线化215

8.3.2 压强系数的线化216

8.3.3 边界条件的线化217

8.4亚音速可压流中薄翼型的气动特性218

8.4.1 绕波形壁面的二维亚音速流动218

8.4.2 亚音速可压流薄翼型的气动特性220

8.5亚音速薄机翼的气动特性及M∞数对气动特性的影响223

8.5.1 相应机翼形状之间的变换223

8.5.2 亚音速薄机翼的升力和俯仰力矩特性223

8.5.3 亚音速流时M∞数对机翼空气动力特性的影响228

习题230

第九章超音速和跨音速机翼的气动特性232

9.1超音速薄翼型的绕流和近似理论232

9.1.1 超音速薄翼型绕流的特点232

9.1.2 薄翼型超音速气动特性的一级近似理论235

9.1.3 超音速翼型二级近似理论简述246

9.2 无限翼展斜置翼的超音速气动特性247

9.3薄机翼超音速绕流的基本概念249

9.3.1 前、后马赫锥概念249

9.3.2 前缘、后缘和侧缘250

9.3.3 二维流区与三维流区251

9.3.4 有限翼展薄机翼的超音速绕流特性252

9.3.5 锥型流场概念253

9.4超音速源（汇）强度的确定和零迎角厚度机翼超音速绕流时的压强分布254

9.4.1 超音速线化方程基本解和源（汇）强度的确定254

9.4.2 等剖面斜率的零迎角三角翼在超音速绕流时的压强分布257

9.5典型平面形状机翼的超音速气动特性259

9.5.1 典型平面形状机翼的压强分布259

9.5.2 超音速流中矩形平板机翼与三角形平板机翼的升力特性和俯仰力矩特性261

9.5.3 机翼的超音速阻力特性264

9.6机翼的跨音速气动特性271

9.6.1 翼型的临界马赫数271

9.6.2 薄翼型的跨音速绕流图画；翼型气动特性随M∞数的变化272

9.6.3 机翼主要几何参数对跨音速气动特性的影响275

9.6.4 跨音速机翼气动特性的相似参数276

9.6.5 一种适用于跨音速流的超临界翼型277

习题278

第十章细长旋成体的气动特性280

10.1旋成体的几何参数及其绕流图画280

10.1.1 旋成体的几何参数280

10.1.2 绕旋成体的流动图画281

10.2柱坐标系下的线化位流方程；边界条件和压强系数282

10.2.1 柱坐标系下的线化位流方程282

10.2.2 物面边界条件和压强系数282

10.3细长旋成体线化位流方程基本解283

10.3.1 轴对称流基本解283

10.3.2 小迎角横向流动基本解285

10.4超音速流动中旋成体多项式数值解法287

10.4.1 旋成体轴对称超音速流动287

10.4.2 有迎角时绕旋成体的超音速流动290

10.5细长旋成体理论290

10.5.1 轴对称流中细长旋成体的压强分布291

10.5.2 小迎角绕流时细长旋成体表面的压强分布295

10.5.3 细长旋成体的气动特性297

10.6超音速旋成体的空气动力最有利形状302

10.6.1 用类比法解细长旋成体的零升波阻302

10.6.2 对无收缩尾部给定SM/L2头时旋成体的最有利形状——Kármán旋成体304

10.6.3 对尖头尖尾给定V/L3时旋成体的最有利形状——Sears-Haack旋成体305

10.7 大迎角绕流时旋成体横流理论306

习题308

第十一章机翼-机身-尾翼组合体的气动特性310

11.1 机翼-机身-尾翼组合体的几何参数310

11.2翼身组合体气动干扰的基本概念312

11.2.1 机身对机翼的干扰312

11.2.2 机翼对机身的干扰313

11.2.3 翼身组合体的升力组成313

11.3 对称面内不可压流绕翼身组合体的升力314

11.4细长体位流理论315

11.4.1 横向流动扰动速度位315

11.4.2 平板机翼-圆柱机身组合体的载荷系数317

11.4.3 细长体理论应用举例319

11.5非小展弦比平板翼-圆柱机身组合体气动特性的工程估算法323

11.5.1 翼身组合体的升力特性323

11.5.2 翼身组合体压力中心的确定326

11.6翼身组合体对水平尾翼的干扰；升降舵不偏时水平尾翼的升力327

11.6.1 单独机翼和翼身组合体对平尾的干扰328

11.6.2 升降舵不偏时平尾机身组合体的升力334

11.7机翼-机身-平尾组合体的升力系数和纵向力矩系数335

11.7.1 机翼-机身-平尾组合体的升力系数335

11.7.2 机翼-机身-平尾组合体的纵向力矩系数336

11.8机翼-机身-平尾组合体的阻力系数；关于面积律概念337

11.8.1 全机阻力系数337

11.8.2 关于面积律概念338

附录 横流扰动速度位式（11-20）的推导340

习题343

第十二章高超音速流基础345

12.1 高超音速绕流的新特征345

12.2高超音速无粘流的激波关系式348

12.2.1 平面斜激波前后参数的简化关系式348

12.2.2 正激波前后参数关系式349

12.3高超音速流相仿律351

12.3.1 小扰动时斜激波的近似关系式351

12.3.2 高超音速流膨胀波的近似关系式352

12.3.3 高超音速流相仿律353

12.4高超音速气动特性的近似计算354

12.4.1 牛顿公式354

12.4.2 修正的牛顿公式356

12.4.3 典型物体高超音速气动特性357

12.5高超音速飞行器的气动加热和热防护365

12.5.1 导热率和气动加热的预计365

12.5.2 高超音速飞行器的热防护367

12.6 高超音速飞行器气动特性“异常”及原因分析368

习题369

主要参考资料370

附表371