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目次
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《航空航天精品系列:氣體動力學基礎》主要闡述了可壓縮流體動力學的基本概念、規律和計算方法。全書特別注意將矢量分析、場論等方法引入到氣體動力學基本方程的推導中，以實現數學描述、物理內涵與力學原理三者之間較為嚴格的統一，始終貫穿了基礎、嚴謹、實用的方針，力圖做到深入淺出。
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《航空航天精品系列:氣體動力學基礎》編輯推薦：《航空航天精品系列:氣體動力學基礎》是作者精心為廣大讀者朋友們編寫而成的此書。《航空航天精品系列:氣體動力學基礎》可作為高等工科院校熱能與動力工程、飛行器動力工程等專業的基礎教材，也可供從事飛行器設計、航空動力等氣體動力學相關專業的科技人員參考。
目次
第1章流體力學、熱力學基礎知識及場論初步
1.1氣體動力學發展概況
1.1.1研究對象、特點及方法
1.1.2流體力學與氣體動力學的發展簡史
1.1.3氣體動力學的分類
1.2氣體的基本屬性
1.2.1連續介質模型及流體物理量
1.2.2氣體的壓縮性及輸運性質
1.2.3標準大氣
1.3矢量分析及場論初步
1.3.1標量場、矢量場與張量場
1.3.2標量場的梯度
1.3.3矢量場的散度
1.3.4矢量場的旋度
1.3.5高斯公式和斯托克斯公式
1.4作用于流體上的力、一點應力及應力張量
1.4.1流體微團的運動分析
1.4.2作用于流體上的力
1.4.3流體中任一點的應力、應力張量
1.4.4靜止流體及無黏流體中的應力張量
1.4.5應力張量與應變率之間的關系
1.5描述流體運動的方法和基本概念
1.5.1描述流體運動的兩種方法
1.5.2隨體導數
1.5.3系統與控制體
1.5.4雷諾輸運定理
1.5.5跡線、流線、流面及流管
1.6熱力學基礎知識
1.6.1熱力學系統及熱力學狀態、特性、過程
1.6.2內能、熱力學第一定律、焓及比熱容
1.6.3熱力學第二定律、熵
1.6.4完全氣體、氣體狀態方程
1.6.5等熵關系
1.7流體的理論模型
第2章流體運動基本方程組
2.1連續方程
2.1.1連續方程的積分形式及其應用
2.1.2連續方程的微分形式及其應用
2.1.3一維定常流動的連續方程形式
2.2動量方程
2.2.1動量方程的積分形式及其應用
2.2.2動量方程的微分形式及若干簡化形式
2.2.3伯努利積分和拉格朗日積分
2.2.4一維定常流動的動量方程形式
2.3動量矩方程
2.3.1動量矩方程的積分和微分形式
2.3.2一維定常流動的動量矩方程形式
2.4能量方程
2.4.1能量方程的積分形式及其應用
2.4.2能量方程的微分形式
2.4.3一維定常流動的能量方程形式
2.5熵方程
2.6 N—S方程的定解條件及定解問題的適定性
2.6.1初始條件
2.6.2邊界條件
2.6.3 N—S方程組定解問題適定性的討論
2.7黏性流體動力學的相似律
2.7.1 N—S方程組和邊界條件的無量綱化處理
2.7.2兩個流體運動相似的充要條件
第3章滯止參數與氣動函數
3.1聲速與馬赫數
3.1.1聲速
3.1.2馬赫數
3.2滯止參數及臨界參數
3.2.1滯止狀態、滯止參數及其應用
3.2.2關于總壓的討論
3.2.3極限狀態、臨界狀態及速度系數
3.3氣體動力學函數及其應用
3.3.1 氣動函數r（λ），π（λ）及ε（λ）
3.3.2流量函數q（λ）及）y（λ）
3.3.3沖量函數z（λ），f（λ）及r（λ）
第4章膨脹波與激波
4.1 弱擾動在氣流中的傳播與馬赫波
4.1.1運動擾動源
4.1.2氣流流過靜止擾動源
4.2普朗特—邁耶（P—M）流動
4.2.1膨脹波、弱壓縮波的形成及其特點
4.2.2 P—M波的計算及P—M函數
4.3激波及激波前后氣流參數的基本關系式
4.3.1激波的形成及其傳播
4.3.2激波前后氣流參數關系的基本方程式
4.3.3朗金—雨貢紐關系式
4.3.4普朗特關系式
4.3.5激波前后氣流參數的基本計算公式
4.3.6經過斜激波的氣流折轉角及激波曲線
4.3.7激波圖表及其計算
4.3.8錐面激波及乘波體飛行器
4.4膨脹波、激波的反射與相交
4.4.1膨脹波、激波在直固壁面上的反射
4.4.2膨脹波、激波在自由邊界上的反射
4.4.3膨脹波、激波的相交
4.5一些具體的超聲速流動問題中的波系分析
4.5.1超聲速進氣道的激波系
4.5.2超聲速氣流繞流翼型的激波系
4.5.3壓氣機、渦輪中的激波與膨脹波
第5章一維定常可壓縮管道流動
5.1一維定常流理論
5.1.1問題描述及制約因素物理意義分析
5.1.2幾個制約因素同時作用時的基本方程
5.2變截面管道流動
5.2.1變截面一維等熵流動
5.2.2收縮噴管
5.2.3拉伐爾噴管
5.3等截面摩擦管流
5.4等截面換熱管流
5.5變流量加質管流
第6章小擾動線性化理論
6.1勢函數、勢函數方程及流函數、流函數方程
6.1.1勢函數及勢函數方程
6.1.2流函數及流函數方程
6.2小擾動線性化方程及邊界條件、壓強系數公式
6.2.1速度勢方程的線性化
6.2.2邊界條件的線性化
6.2.3壓強系數的線性化
6.3沿波形壁流動的二維精確解
6.3.1亞聲速流動
6.3.2超聲速流動
6.4亞聲速繞薄翼型定常流動的相似法則
6.4.1速度勢方程、邊界條件、翼型幾何參數及壓強系數的變換
6.4.2薄翼型氣動參數的定義
6.4.3亞聲速氣流繞薄翼型流動的相似法則
6.5超聲速氣流繞薄翼型流動
6.5.1物理模型與數學模型的建立
6.5.2求解方法
6.5.3氣動力參數的計算
6.5.4翼型升力及阻力系數的疊加計算
第7章超聲速流動的特征線法
7.1特征線的一般理論
7.1.1特征線的數學意義
7.1.2定常二維超聲速流中特征線的物理意義
7.1.3兩個偏微分方程的方程組的特征線法
7.2定常二維超聲速無旋流動的特征線法
7.2.1控制方程、特征線方程及相容方程
7.2.2特征線法數值計算的有限差分方程
7.2.3不同單元的處理過程
7.2.4已知幾何形狀的噴管內流動分析
7.3定常二維等熵有旋超聲速流動的特征線法
7.3.1控制方程、特征線方程及相容方程
7.3.2特征線法數值計算的有限差分方程
7.3.3不同單元的處理過程
7.4無黏、定常三維等熵超聲速流動的特征線法
7.4.1特征曲面及一般相容性方程
7.4.2流特征面及沿流面的相容關系
7.4.3波特征面及沿雙特征線的相容關系
……
第8章氣體的高超聲速流動
第9章層流與湍流附面層
附表
參考文獻
1.1氣體動力學發展概況
1.1.1研究對象、特點及方法
1.1.2流體力學與氣體動力學的發展簡史
1.1.3氣體動力學的分類
1.2氣體的基本屬性
1.2.1連續介質模型及流體物理量
1.2.2氣體的壓縮性及輸運性質
1.2.3標準大氣
1.3矢量分析及場論初步
1.3.1標量場、矢量場與張量場
1.3.2標量場的梯度
1.3.3矢量場的散度
1.3.4矢量場的旋度
1.3.5高斯公式和斯托克斯公式
1.4作用于流體上的力、一點應力及應力張量
1.4.1流體微團的運動分析
1.4.2作用于流體上的力
1.4.3流體中任一點的應力、應力張量
1.4.4靜止流體及無黏流體中的應力張量
1.4.5應力張量與應變率之間的關系
1.5描述流體運動的方法和基本概念
1.5.1描述流體運動的兩種方法
1.5.2隨體導數
1.5.3系統與控制體
1.5.4雷諾輸運定理
1.5.5跡線、流線、流面及流管
1.6熱力學基礎知識
1.6.1熱力學系統及熱力學狀態、特性、過程
1.6.2內能、熱力學第一定律、焓及比熱容
1.6.3熱力學第二定律、熵
1.6.4完全氣體、氣體狀態方程
1.6.5等熵關系
1.7流體的理論模型
第2章流體運動基本方程組
2.1連續方程
2.1.1連續方程的積分形式及其應用
2.1.2連續方程的微分形式及其應用
2.1.3一維定常流動的連續方程形式
2.2動量方程
2.2.1動量方程的積分形式及其應用
2.2.2動量方程的微分形式及若干簡化形式
2.2.3伯努利積分和拉格朗日積分
2.2.4一維定常流動的動量方程形式
2.3動量矩方程
2.3.1動量矩方程的積分和微分形式
2.3.2一維定常流動的動量矩方程形式
2.4能量方程
2.4.1能量方程的積分形式及其應用
2.4.2能量方程的微分形式
2.4.3一維定常流動的能量方程形式
2.5熵方程
2.6 N—S方程的定解條件及定解問題的適定性
2.6.1初始條件
2.6.2邊界條件
2.6.3 N—S方程組定解問題適定性的討論
2.7黏性流體動力學的相似律
2.7.1 N—S方程組和邊界條件的無量綱化處理
2.7.2兩個流體運動相似的充要條件
第3章滯止參數與氣動函數
3.1聲速與馬赫數
3.1.1聲速
3.1.2馬赫數
3.2滯止參數及臨界參數
3.2.1滯止狀態、滯止參數及其應用
3.2.2關于總壓的討論
3.2.3極限狀態、臨界狀態及速度系數
3.3氣體動力學函數及其應用
3.3.1 氣動函數r（λ），π（λ）及ε（λ）
3.3.2流量函數q（λ）及）y（λ）
3.3.3沖量函數z（λ），f（λ）及r（λ）
第4章膨脹波與激波
4.1 弱擾動在氣流中的傳播與馬赫波
4.1.1運動擾動源
4.1.2氣流流過靜止擾動源
4.2普朗特—邁耶（P—M）流動
4.2.1膨脹波、弱壓縮波的形成及其特點
4.2.2 P—M波的計算及P—M函數
4.3激波及激波前后氣流參數的基本關系式
4.3.1激波的形成及其傳播
4.3.2激波前后氣流參數關系的基本方程式
4.3.3朗金—雨貢紐關系式
4.3.4普朗特關系式
4.3.5激波前后氣流參數的基本計算公式
4.3.6經過斜激波的氣流折轉角及激波曲線
4.3.7激波圖表及其計算
4.3.8錐面激波及乘波體飛行器
4.4膨脹波、激波的反射與相交
4.4.1膨脹波、激波在直固壁面上的反射
4.4.2膨脹波、激波在自由邊界上的反射
4.4.3膨脹波、激波的相交
4.5一些具體的超聲速流動問題中的波系分析
4.5.1超聲速進氣道的激波系
4.5.2超聲速氣流繞流翼型的激波系
4.5.3壓氣機、渦輪中的激波與膨脹波
第5章一維定常可壓縮管道流動
5.1一維定常流理論
5.1.1問題描述及制約因素物理意義分析
5.1.2幾個制約因素同時作用時的基本方程
5.2變截面管道流動
5.2.1變截面一維等熵流動
5.2.2收縮噴管
5.2.3拉伐爾噴管
5.3等截面摩擦管流
5.4等截面換熱管流
5.5變流量加質管流
第6章小擾動線性化理論
6.1勢函數、勢函數方程及流函數、流函數方程
6.1.1勢函數及勢函數方程
6.1.2流函數及流函數方程
6.2小擾動線性化方程及邊界條件、壓強系數公式
6.2.1速度勢方程的線性化
6.2.2邊界條件的線性化
6.2.3壓強系數的線性化
6.3沿波形壁流動的二維精確解
6.3.1亞聲速流動
6.3.2超聲速流動
6.4亞聲速繞薄翼型定常流動的相似法則
6.4.1速度勢方程、邊界條件、翼型幾何參數及壓強系數的變換
6.4.2薄翼型氣動參數的定義
6.4.3亞聲速氣流繞薄翼型流動的相似法則
6.5超聲速氣流繞薄翼型流動
6.5.1物理模型與數學模型的建立
6.5.2求解方法
6.5.3氣動力參數的計算
6.5.4翼型升力及阻力系數的疊加計算
第7章超聲速流動的特征線法
7.1特征線的一般理論
7.1.1特征線的數學意義
7.1.2定常二維超聲速流中特征線的物理意義
7.1.3兩個偏微分方程的方程組的特征線法
7.2定常二維超聲速無旋流動的特征線法
7.2.1控制方程、特征線方程及相容方程
7.2.2特征線法數值計算的有限差分方程
7.2.3不同單元的處理過程
7.2.4已知幾何形狀的噴管內流動分析
7.3定常二維等熵有旋超聲速流動的特征線法
7.3.1控制方程、特征線方程及相容方程
7.3.2特征線法數值計算的有限差分方程
7.3.3不同單元的處理過程
7.4無黏、定常三維等熵超聲速流動的特征線法
7.4.1特征曲面及一般相容性方程
7.4.2流特征面及沿流面的相容關系
7.4.3波特征面及沿雙特征線的相容關系
……
第8章氣體的高超聲速流動
第9章層流與湍流附面層
附表
參考文獻
書摘/試閱
4.1.2氣流流過靜止擾動源
許多實際流動問題是運動氣體流過靜止擾動源所產生的擾動波傳播問題。例如，氣流在管道中流動時，管道表面存在的微小凸起或凹陷就是一種靜止擾動源；氣流進人或流出管道有壓力變化時，其邊緣點往往也是一種靜止擾動源。由這些靜止擾動源所產生的擾動波將被氣流帶到下游。此外，出于簡化研究問題的考慮，也可以將物體在靜止氣流中的勻速直線運動問題（一種非定常問題），轉化為基于相對坐標系（即坐標系取在運動物體上）的定常運動問題，此時運動物體就成為相對坐標系中的靜止擾動源。
與前面討論類似，參見圖4.1，2。當氣流為亞聲速流動時，經過一段時間后觀察，擾動源發出的弱擾動波是一系列的球面（氣體不斷地繞流流過擾動源且流場中產生擾動波），但是氣流將帶著擾動波向下游運動，從以初始時刻擾動源所處位置（圖4.1.2中O點標識）為原點的靜止坐標系來看，弱擾動波在各個方向上傳播的絕對速度不再是聲速口，順流方向傳播速度為a+V，逆流方向傳播速度為A—V，其他方向的傳播速度介于a+V與a—V之間。由于V
如果氣流速度恰好等于聲速，在逆流方向上，弱擾動波的絕對傳播速度等于零，即弱擾動波不能逆流傳播，擾動源上游流場不再受擾動的影響，流場中出現了受擾動氣體與未受擾動氣體的分界面，即馬赫波。
如果氣流速度大于聲速，擾動只能傳播到馬赫錐的空間內。由圖4.1.2（d）可以看出，如果將氣流速度V分解為垂直于馬赫錐面和平行馬赫錐面的兩個分量vn，v1則可以得到vn=Vsin μ=a，即垂直于馬赫錐面的氣流速度分量等于聲速。而馬赫波在氣流中沿垂直波面方向以聲速向外傳播，這個傳播速度與氣流速度在該方向的分速度vn大小相等、方向相反，因此馬赫波能在氣流中穩定不動。
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