《空氣動力研究與試驗技術》主要介紹了空氣動力學的基本理論、工程應用、試驗技術以及簡單的數值計算方法;纠碚摪黧w靜力學、流體運動基本方程和粘性流動基礎,工程應用包括航空航天飛行器空氣動力學、導彈和臨近空間飛行器空氣動力學、高超聲速和等離子體空氣動力學,試驗技術包括相似理論和誤差理論、測量技術、空氣動力試驗類型以及低湍流度風洞試驗,數值計算方法主要介紹了一些簡單概念。
《空氣動力研究與試驗技術》適合作為航空航天相關專業(yè)本(專)科生參考書,同時可供相關領域科研人員參考。
空氣動力學在國民經濟建設和飛行器研制中具有重要作用,國內外已經出版了大量相關著作,知識內容浩如煙海,并且不斷有新的理論、技術出現,考慮到本科和崗前培訓需求,作者在多年教學實踐基礎上,對現有知識體系進行梳理總結,以掌握基礎理論、區(qū)分應用領域、熟悉關鍵試驗技術、了解科研前沿為宗旨完成本書的編寫,力爭在盡可能少的時間內幫助學生建立空氣動力學的整體認知。
本書的內容分為三個主要部分。第一部分為基礎理論,首先介紹了流體屬性與流體靜力學,包括流動性、可壓縮性、粘性、連續(xù)介質模型、流體作用力、狀態(tài)方程以及歐拉靜平衡方程;其次介紹了流體運動的基本方程,包括歐拉方法與拉格朗日方法、流場描述方法、流體微團運動、連續(xù)性方程、歐拉方程和納維一斯托克斯方程、理想流體的旋渦運動:最后闡述了粘性流動的相關知識,包括湍流、邊界層理論、邊界層分離與流動阻力。第二部分為本書的重點內容,分別從航天飛行器、航空飛行器、高超聲速飛行器、臨近空間飛行器、導彈以及近年來新出現的等離子體流動控制技術六個方向介紹了相關的空氣動力學主要知識。第三部分為試驗技術和計算流體力學,由于計算流體力學知識體系比較復雜,這里僅對其進行了簡單介紹,而試驗技術為主要關注對象,首先闡述了相似理論和相似準則、誤差理論等空氣動力學試驗的基礎理論,其次著重介紹了空氣動力試驗的測量技術,包括壓力、溫度、速度、力、流場顯示等,同時給出了修正試驗干擾因素影響的方法,隨后介紹了定常、非定常共13種空氣動力試驗研究內容,最后介紹了低湍流度風洞的設計方法、流場校測方法以及開展的等離子體流動控制技術研究。
本書的出版得到了“2110”工程的資助,同時作者還大量參考了國內眾多同行、專家學者的研究成果,在此一并表示衷心的感謝。
由于學識水平有限,不足與疏漏錯誤之處在所難免,懇請讀者和同行給予批評指正。
緒論
0.1 空氣動力學的研究對象
0.2 空氣動力學的發(fā)展、應用與分類
0.3 空氣動力學的研究方法
第1章 流體屬性與流體靜力學
1.1 流體的根本屬性——流動性
1.1.1 流動性——流體的力學定義
1.1.2 流體的一般行為特征
1.1.3 特殊流體
1.2 連續(xù)介質模型
1.2.1 連續(xù)介質概念
1.2.2 連續(xù)介質模型下的物理量定義
1.2.3 連續(xù)介質模型的應用范圍與條件
1.3 作用在流體上的力
1.3.1 表面力
1.3.2 徹體力
1.3.3 流體的壓強
1.4 完全氣體與完全氣體狀態(tài)方程
1.5 流體的粘性
1.5.1 動力粘度(粘度)
1.5.2 運動粘度
1.5.3 壁面不滑移假設
1.5.4 粘性流體和理想流體
1.5.5 牛頓流體和非牛頓流體
1.6 流體的可壓縮性
1.7 流體靜平衡方程——歐拉靜平衡方程
1.7.1 流體靜壓強及其特性
1.7.2 歐拉靜平衡方程
1.7.3 歐拉靜平衡方程的應用
1.7.4 等壓面
1.8 標準大氣
思考題
第2章 流體運動的基本方程
2.1 研究流體運動的兩種方法
2.1.1 歐拉方法與拉格朗日方法
2.1.2 買質導數、歐拉方法的加速度表達式
2.2 流場及其描述
2.2.1 跡線與流線
2.2.2 流線的基本特征
2.3 流體微團的運動分析
2.3.1 三維流體微團運動分析
2.3.2 散度
2.3.3 旋度和勢函數
2.4 連續(xù)性方程(質量方程)
2.5 歐拉運動方程與N-S方程
2.5.1 歐拉運動方程
2.5.2 N-S方程
2.5.3 歐拉運動方程的積分——伯努利方程
2.5.4 積分形式的動量方程
2.6 理想流體的旋渦運動
2.6.1 環(huán)量與渦
2.6.2 渦線、渦管和渦面
2.6.3 斯托克斯定理
2.6.4 理想流體中的渦定理
思考題
……
第3章 粘性流動基礎
第4章 航天飛行器空氣動力學
第5章 航空飛行器空氣動力學
第6章 導彈空氣動力學
第7章 高超聲速空氣動力學
第8章 臨近空間飛行器空氣動力學
第9章 等離子體空氣動力學
第10章 計算流體力學
第11章 空氣動力學試驗基礎理論
第12章 空氣動力學試驗測量技術
第13章 空氣動力試驗
第14章 低湍流度風洞試驗
參考文獻