空气动力学基础

第1部分基本原理

第1章空气动力学：一些引述

1.1空气动力学的重要性：历史典故

1.2空气动力学：分类及实际应用目的

1.3本章路线图

1.4一些空气动力学基本变量

1.4.1单位

1.5空气动力及力矩

1.6压力中心

1.7量纲分析：白金汉π定理

1.8流动相似性

1.9流体静力学：浮力

1.10流动类型

1.10.1连续介质与自由分子流动

1.10.2无黏流动与黏性流动

1.10.3不可压缩流动与可压缩流动

1.10.4马赫数区域

1.11黏性流动：边界层引论

1.12应用空气动力学：空气动力系数它们的重要性和变化

1.13历史摘记：困惑的压力中心

1.14历史摘记：空气动力系数

1.15总结

1.16作业题

第2章空气动力学：一些基本原理和基本方程

2.1引言和路线图

2.2矢量关系回顾

2.2.1矢量代数简述

2.2.2典型正交坐标系

2.2.3标（数）量场和矢量场

2.2.4数量积和矢量积

2.2.5数量场的梯度

2.2.6矢量场的散度

2.2.7矢量场的旋度

2.2.8线积分

2.2.9面积分

2.2.10体积分

2.2.11线积分、面积分和体积分之间的关系

2.2.12小结

2.3流体模型：控制体和流体微元

2.3.1有限控制体模型

2.3.2无限小流体微元模型

2.3.3分子模型

2.3.4速度散度的物理含义

2.3.5流场描述

2.4连续方程

2.5动量方程

2.6动量方程的一个应用：二维物体的阻力

2.6.1评注

2.7能量方程

2.8小结

2.9实质导数（随体导数）

2.10用实质导数表示的

基本方程

2.11流动的迹线、流线和染色线

2.12角速度、涡量和应变率

2.13环量

2.14流函数

2.15速度势

2.16流函数和速度势之间的关系

2.17我们怎样解这些方程？

2.17.1理论（解析）解

2.17.2数值求解——计算流体力学（CFD）

2.17.3空气动力学“全景”

2.18总结

2.19作业题

第2部分无黏不可压缩

流动

第3章无黏不可压缩流动的基础

3.1引言和路线图

3.2伯努利方程

3.3管道中的不可压缩流：

文德利管和低速风洞

3.4皮托管：空速的测量

3.5压力系数

3.6不可压缩流动的速度条件

3.7无旋不可压缩流动的控制

方程：拉普拉斯方程

3.7.1无穷远处边界条件

3.7.2物面边界条件

3.8小结

3.9均匀流——第一个基本流动

3.10源流——第二个基本流动

3.11均匀流与点源和点汇的叠加

3.12偶极子流动——第三个基本流动

3.13绕圆柱的无升力流动

3.14涡流——第四个基本流动

3.15绕圆柱的有升力流动

3.16库塔—茹科夫斯基定理和升力的产生

3.17绕任意物体的无升力流动：数值面源法

3.18应用空气动力学：绕圆柱流动——实际情况

3.19历史摘记：伯努利和欧拉与理论流体力学的起源

3.20历史摘记：达朗贝尔悖论

3.21总结

3.22作业题

第4章绕翼型的不可压缩流动

4.1引言

4.2翼型术语

4.3翼型特征参数

4.4绕翼型的低速流动的解析解基础：涡面

4.5库塔条件

4.5.1没有阻力能有升力吗？

4.6开尔文环量定理和起动涡

4.7经典薄翼理论：对称翼型

4.8有弯度翼型

4.9气动中心：进一步的思考

4.10绕任意物体的有升力流动：涡板块数值方法

4.11现代低速翼型

4.12黏性流动：翼型阻力

4.12.1表面摩擦阻力的估计：层流流动

4.12.2表面摩擦阻力的估计：湍流流动

4.12.3转捩

4.12.4流动分离

4.12.5评注

4.13应用空气动力学：流经翼型的真实情况

4.14历史摘记：早期飞机设计和翼型厚度设计

4.15历史摘记：库塔和茹科夫斯基与升力环量定理

4.16总结

4.17作业题

第5章绕有限展长机翼的不可压缩流动

5.1引言：下洗和诱导阻力

5.2涡丝、毕奥一萨瓦法则和亥姆霍兹定理

5.3普朗特经典升力线理论

5.3.1椭圆升力分布

5.3.2一般升力分布

5.3.3展弦比的影响

5.3.4物理内涵

5.4一种非线性升力线数值方法

5.5升力面理论和涡格法

5.6应用空气动力学：三角翼

5.7历史摘记：兰彻斯特和普朗特——有限翼展理论的早期发展

5.8历史摘记：普朗特其人

5.9总结

5.10作业题

第6章三维不可压缩流动

6.1引言

6.2三维点源

6.3三维偶极子

6.4绕球体的流动

6.4.1三维泄流效应的相关说明

6.5一般的三维流动：板块法

6.6应用空气动力学：绕球体的流动的真实情形

6.7应用空气动力学：飞机的升力和阻力

6.7.1飞机的升力

6.7.2飞机的阻力

6.7.3计算流体力学在升阻力计算中的应用

6.8总结

6.9作业题

……

第3部分无黏可压缩流动

第4部分黏性流动

《普通高等院校航空航天双语教学用书·国家级双语教学示范课程配套教材空气动力学基础(第5版)(双语教学译注版)》大量使用矢量分析语言，所以在第2章安排了一个比较紧凑的矢量代数和矢量微积分必要基础知识的复习，它可以教授读者这方面的知识，或使读者恢复以前曾经学过的这方面的内容。《普通高等院校航空航天双语教学用书·国家级双语教学示范课程配套教材空气动力学基础(第5版)(双语教学译注版)》的内容适用于航空航天工程或机械工程专业的大学三年级和四年级的学生学习。它假设学生预先并不具备一般的流体力学知识，特别是空气动力学知识。但却要求学生熟悉微积分原理以及对大多数理工科专业学生而言都很普通的物理学背景知识。【作者简介】作者：（美国）小约翰·D.安德森（John D.Anderson Jr.） 译者：杨永 宋文萍 张正科 李栋