《空氣動力研究與試驗技術(shù)》主要介紹了空氣動力學(xué)的基本理論、工程應(yīng)用、試驗技術(shù)以及簡單的數(shù)值計算方法。基本理論包括流體靜力學(xué)、流體運動基本方程和粘性流動基礎(chǔ),工程應(yīng)用包括航空航天飛行器空氣動力學(xué)、導(dǎo)彈和臨近空間飛行器空氣動力學(xué)、高超聲速和等離子體空氣動力學(xué),試驗技術(shù)包括相似理論和誤差理論、測量技術(shù)、空氣動力試驗類型以及低湍流度風(fēng)洞試驗,數(shù)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(shù)》適合作為航空航天相關(guān)專業(yè)本(專)科生參考書,同時可供相關(guān)領(lǐng)域科研人員參考。
空氣動力學(xué)在國民經(jīng)濟建設(shè)和飛行器研制中具有重要作用,國內(nèi)外已經(jīng)出版了大量相關(guān)著作,知識內(nèi)容浩如煙海,并且不斷有新的理論、技術(shù)出現(xiàn),考慮到本科和崗前培訓(xùn)需求,作者在多年教學(xué)實踐基礎(chǔ)上,對現(xiàn)有知識體系進行梳理總結(jié),以掌握基礎(chǔ)理論、區(qū)分應(yīng)用領(lǐng)域、熟悉關(guān)鍵試驗技術(shù)、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(nèi)幫助學(xué)生建立空氣動力學(xué)的整體認知。
本書的內(nèi)容分為三個主要部分。第一部分為基礎(chǔ)理論,首先介紹了流體屬性與流體靜力學(xué),包括流動性、可壓縮性、粘性、連續(xù)介質(zhì)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(guān)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(nèi)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(dǎo)彈以及近年來新出現(xiàn)的等離子體流動控制技術(shù)六個方向介紹了相關(guān)的空氣動力學(xué)主要知識。第三部分為試驗技術(shù)和計算流體力學(xué),由于計算流體力學(xué)知識體系比較復(fù)雜,這里僅對其進行了簡單介紹,而試驗技術(shù)為主要關(guān)注對象,首先闡述了相似理論和相似準(zhǔn)則、誤差理論等空氣動力學(xué)試驗的基礎(chǔ)理論,其次著重介紹了空氣動力試驗的測量技術(shù),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(nèi)容,最后介紹了低湍流度風(fēng)洞的設(shè)計方法、流場校測方法以及開展的等離子體流動控制技術(shù)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(nèi)眾多同行、專家學(xué)者的研究成果,在此一并表示衷心的感謝。
由于學(xué)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(xué)的研究對象
0.2 空氣動力學(xué)的發(fā)展、應(yīng)用與分類
0.3 空氣動力學(xué)的研究方法
第1章 流體屬性與流體靜力學(xué)
1.1 流體的根本屬性——流動性
1.1.1 流動性——流體的力學(xué)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(zhì)模型
1.2.1 連續(xù)介質(zhì)概念
1.2.2 連續(xù)介質(zhì)模型下的物理量定義
1.2.3 連續(xù)介質(zhì)模型的應(yīng)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(shè)
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(yīng)用
1.7.4 等壓面
1.8 標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)導(dǎo)數(shù)、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(shù)
2.4 連續(xù)性方程(質(zhì)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(chǔ)
第4章 航天飛行器空氣動力學(xué)
第5章 航空飛行器空氣動力學(xué)
第6章 導(dǎo)彈空氣動力學(xué)
第7章 高超聲速空氣動力學(xué)
第8章 臨近空間飛行器空氣動力學(xué)
第9章 等離子體空氣動力學(xué)
第10章 計算流體力學(xué)
第11章 空氣動力學(xué)試驗基礎(chǔ)理論
第12章 空氣動力學(xué)試驗測量技術(shù)
第13章 空氣動力試驗
第14章 低湍流度風(fēng)洞試驗
參考文獻