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氣體動力學 版權信息
- ISBN：9787030362971
- 條形碼：9787030362971 ; 978-7-03-036297-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
氣體動力學 內容簡介
本書系統介紹了氣體動力學的基本概念、基本理論和基本計算方法, 以及氣體動力學在日常生活、工程實踐、科學研究上的廣泛應用。
氣體動力學 目錄
目錄
前言
第1章 流體屬性及流體靜力學 1
1.1 連續介質假設 1
1.1.1 連續介質假設的提出和使用條件 1
1.1.2 連續介質中一點處的密度 2
1.2 流體的基本性質 3
1.2.1 氣體的熱力學性質 3
1.2.2 流體的壓縮性和膨脹性 4
1.2.3 流體的黏性 5
1.3 作用在流體上的力 8
1.3.1 質量力和表面力 8
1.3.2 流體靜壓強及其特性 8
1.4 流體靜平衡微分方程及其積分 10
1.4.1 流體靜平衡微分方程 10
1.4.2 重力場中流體靜平衡微分方程的積分 12
1.4.3 國際標準大氣 13
*趣味氣體動力學1——艦船摩擦阻力的由來 15
思考題一15
習題一 15
第2章 流體運動的基本概念和基本方程 17
2.1 描述流體運動的方法和基本概念 17
2.1.1 描述流體運動的方法 17
2.1.2 流體運動的分類 20
2.1.3 跡線、流線、流管和流面 21
2.2 系統和控制體 24
2.3 雷諾輸運定理 25
2.4 連續方程 26
2.4.1 適用于所有流動的一般形式的連續方程 26
2.4.2 一維定常流動的連續方程 27
2.5 動量方程 30
2.5.1 適用于所有流動的積分形式的動量方程 31
2.5.2 適用于所有流動的微分形式的動量方程 31
2.5.3 一維定常流動的積分形式的動量方程 33
2.5.4 一維定常流動的微分形式的動量方程 35
2.6 動量矩方程 37
2.6.1 適用于所有流動的一般形式的動量矩方程 37
2.6.2 直角坐標系下一維定常流動的動量矩方程 38
2.6.3 柱坐標系中對z軸的一維定常流動的動量矩方程 38
2.7 伯努利方程 39
2.7.1 一般形式的伯努利方程 40
2.7.2 特殊情況下的伯努利方程 40
2.7.3 伯努利方程的應用 42
2.8 能量方程 45
2.8.1 適用于所有流動的一般形式的能量方程 45
2.8.2 一維定常流動的能量方程 47
2.8.3 特殊情況下的能量方程 48
*趣味氣體動力學2——是誰破壞了船用螺旋槳？ 50
思考題二 50
習題二 51
第3章 重要的氣流參數和氣體動力學函數 53
3.1 聲速和馬赫數 53
3.1.1 聲速 53
3.1.2 馬赫數 55
3.2 滯止參數 56
3.2.1 滯止參數的概念 57
3.2.2 滯止參數的變化規律 58
3.2.3 滯止參數的使用說明 59
3.3 幾個重要的氣流參數 60
3.3.1 極限速度 60
3.3.2 臨界參數 60
3.3.3 速度系數 61
3.4 氣體動力學函數 63
3.4.1 τ函數、π函數和ε函數 63
3.4.2 流量函數 64
3.4.3 沖量函數 67
*趣味氣體動力學3——夏天，兩樓之間的通道里為何涼快？ 68
*趣味氣體動力學4——簡易淋浴器的工作原理 68
思考題三 69
習題三 69
第4章 膨脹波 70
4.1 微弱擾動在氣流中的傳播 70
4.1.1 微弱擾動在氣流中的傳播規律 70
4.1.2 微弱擾動對二維超聲速流動的影響 73
4.2 膨脹波的形成和特點 74
4.3 微弱壓縮波的形成和特點 76
4.4 膨脹波和微弱壓縮波的計算 77
4.4.1 膨脹波和微弱壓縮波的計算公式 77
4.4.2 膨脹波和微弱壓縮波的計算步驟 79
4.5 膨脹波的反射和相交 81
4.5.1 連續的膨脹波系的近似表示 81
4.5.2 膨脹波在固體壁面上的反射 82
4.5.3 膨脹波在自由邊界上的反射 82
4.5.4 膨脹波的相交 83
*趣味氣體動力學5——汽車速度與微弱擾動的傳播 84
思考題四 85
習題四 85
第5章 激波 86
5.1 激波簡介 86
5.1.1 激波的特點 86
5.1.2 激波的分類 86
5.2 IE激波 87
5.2.1 正激波的形成 87
5.2.2 正激波前后氣流參數間的關系 88
5.2.3 激波穩定條件的分析 90
5.2.4 正激波的幾個重要性質 91
5.3 斜激波 92
5.3.1 斜激波的形成 92
5.3.2 斜激波前后氣流參數間的關系 93
5.3.3 斜激波圖線的分析 95
5.4 激波阻力 99
5.5 激波的反射和相交 101
5.5.1 激波在固體壁面上的反射 101
5.5.2 激波在自由邊界上的反射 102
5.5.3 激波的相交 103
5.6 錐面激波 104
5.6.1 錐面激波的形成和特點 104
5.6.2 錐面激波的求解步驟 107
*趣味氣體動力學6——激波阻力 108
思考題五 108
習題五 108
第6章 一維定常管內氣體流動 110
6.1 變截面管流 110
6.1.1 截面變化對氣流參數的影響 110
6.1.2 收縮噴管 113
6.1.3 拉瓦爾噴管 118
6.2 等截面摩擦管流 124
6.2.1 摩擦對氣流參數的影響 124
6.2.2 摩擦管流的計算 127
6.2.3 摩擦壅塞 130
6.2.4 反壓對摩擦管流的影響 133
6.3 換熱管流 136
6.3.1 熱量交換對管內氣流參數的影響 136
6.3.2 換熱管流的計算 139
6.3.3 加熱壅塞 140
6.4 變流量管流 142
6.4.1 流量變化對氣流參數的影響 142
6.4.2 附加流量垂直于主流的情況 144
*趣味氣體動力學7——熱阻 145
思考題六 146
習題六 146
第7章 黏性流體流動的基本知識 148
7.1 黏性流體的流動狀態 148
7.1.1 雷諾實驗 148
7.1.2 流動狀態的判別方法 149
7.1.3 雷諾數的物理意義 150
7.2 管內流體流動的速度分布 151
7.2.1 充分發展的流動 151
7.2.2 充分發展的層流流動的速度分布 151
7.2.3 充分發展的湍流流動的速度分布 152
7.3 水頭損失的概念和計算 154
7.3.1 沿程損失的概念和計算 154
7.3.2 局部損失的概念和計算 155
7.4 簡單管路和復雜管路 157
7.4.1 簡單管路 157
7.4.2 復雜管路 158
7.5 邊界層的知識 160
7.5.1 邊界層的概念和特點 161
7.5.2 平板邊界層的求解 163
7.5.3 壓差阻力與邊界層分離 167
7.5.4 邊界層與激波的相互干擾 170
*趣味氣體動力學8——血壓計的工作原理 171
思考題七 171
習題七 172
第8章 不可壓平面勢流 173
8.1 旋渦流動 173
8.1.1 渦量和速度環量 173
8.1.2 渦線和誘導速度 174
8.2 無旋不可壓流的控制方程 175
8.2.1 速度勢 175
8.2.2 拉普拉斯方程 176
8.2.3 流函數 176
8.3 二維不可壓勢流基本解 177
8.3.1 直勻流 178
8.3.2 點源和點匯 178
8.3.3 偶極子 179
8.3.4 點渦 181
8.4 簡單流動的疊加 181
8.4.1 直勻流和點源的疊加 181
8.4.2 直勻流和偶極子的疊加 182
8.4.3 直勻流、偶極子、點渦的疊加 186
思考題八 189
習題八 190
第9章 低速機翼理論基礎 191
9.1 機翼的幾何參數 191
9.1.1 翼型的幾何參數 191
9.1.2 機翼的平面形狀與翼型沿展向的配置 193
9.2 翼型的低速氣動特性 194
9.2.1 升力產生的原理 194
9.2.2 升力特性 198
9.2.3 力矩特性 200
9.2.4 阻力特性和極曲線 201
9.3 有限翼展機翼的低速氣動特性 202
9.3.1 大展弦比直機翼的低速氣動特性 202
9.3.2 后掠翼的低速氣動特性 208
9.3.3 三角翼的低速氣動特性 211
*趣味氣體動力學9——雁群“人字形”飛行的奧秘 213
思考題九 214
習題九 214
第10章 高速機翼氣動特性 216
10.1 亞聲速機翼的氣動特性 216
10.1.1 壓縮性對翼型表面壓強分布的影響 216
10.1.2 翼型和機翼的亞聲速氣動特性分析和估算 217
10.2 跨聲速機翼的氣動特性 219
10.2.1 跨聲速翼型的氣動特性 219
10.2.2 跨聲速機翼氣動特性分析 223
10.3 超聲速機翼的氣動特性 224
10.3.1 超聲速翼型的氣動特性 224
10.3.2 超聲速三維翼的氣動特性 227
10.4 高超聲速機翼氣動特性 230
10.4.1 高超聲速繞流流譜 230
10.4.2 牛頓理論 231
10.4.3 高超聲速機翼的升阻力特性 233
*趣味氣體動力學10——聲障和熱障 235
思考題十 235
習題十 235
參考文獻 237
附錄 氣體動力學數值表 238
前言
第1章 流體屬性及流體靜力學 1
1.1 連續介質假設 1
1.1.1 連續介質假設的提出和使用條件 1
1.1.2 連續介質中一點處的密度 2
1.2 流體的基本性質 3
1.2.1 氣體的熱力學性質 3
1.2.2 流體的壓縮性和膨脹性 4
1.2.3 流體的黏性 5
1.3 作用在流體上的力 8
1.3.1 質量力和表面力 8
1.3.2 流體靜壓強及其特性 8
1.4 流體靜平衡微分方程及其積分 10
1.4.1 流體靜平衡微分方程 10
1.4.2 重力場中流體靜平衡微分方程的積分 12
1.4.3 國際標準大氣 13
*趣味氣體動力學1——艦船摩擦阻力的由來 15
思考題一15
習題一 15
第2章 流體運動的基本概念和基本方程 17
2.1 描述流體運動的方法和基本概念 17
2.1.1 描述流體運動的方法 17
2.1.2 流體運動的分類 20
2.1.3 跡線、流線、流管和流面 21
2.2 系統和控制體 24
2.3 雷諾輸運定理 25
2.4 連續方程 26
2.4.1 適用于所有流動的一般形式的連續方程 26
2.4.2 一維定常流動的連續方程 27
2.5 動量方程 30
2.5.1 適用于所有流動的積分形式的動量方程 31
2.5.2 適用于所有流動的微分形式的動量方程 31
2.5.3 一維定常流動的積分形式的動量方程 33
2.5.4 一維定常流動的微分形式的動量方程 35
2.6 動量矩方程 37
2.6.1 適用于所有流動的一般形式的動量矩方程 37
2.6.2 直角坐標系下一維定常流動的動量矩方程 38
2.6.3 柱坐標系中對z軸的一維定常流動的動量矩方程 38
2.7 伯努利方程 39
2.7.1 一般形式的伯努利方程 40
2.7.2 特殊情況下的伯努利方程 40
2.7.3 伯努利方程的應用 42
2.8 能量方程 45
2.8.1 適用于所有流動的一般形式的能量方程 45
2.8.2 一維定常流動的能量方程 47
2.8.3 特殊情況下的能量方程 48
*趣味氣體動力學2——是誰破壞了船用螺旋槳？ 50
思考題二 50
習題二 51
第3章 重要的氣流參數和氣體動力學函數 53
3.1 聲速和馬赫數 53
3.1.1 聲速 53
3.1.2 馬赫數 55
3.2 滯止參數 56
3.2.1 滯止參數的概念 57
3.2.2 滯止參數的變化規律 58
3.2.3 滯止參數的使用說明 59
3.3 幾個重要的氣流參數 60
3.3.1 極限速度 60
3.3.2 臨界參數 60
3.3.3 速度系數 61
3.4 氣體動力學函數 63
3.4.1 τ函數、π函數和ε函數 63
3.4.2 流量函數 64
3.4.3 沖量函數 67
*趣味氣體動力學3——夏天，兩樓之間的通道里為何涼快？ 68
*趣味氣體動力學4——簡易淋浴器的工作原理 68
思考題三 69
習題三 69
第4章 膨脹波 70
4.1 微弱擾動在氣流中的傳播 70
4.1.1 微弱擾動在氣流中的傳播規律 70
4.1.2 微弱擾動對二維超聲速流動的影響 73
4.2 膨脹波的形成和特點 74
4.3 微弱壓縮波的形成和特點 76
4.4 膨脹波和微弱壓縮波的計算 77
4.4.1 膨脹波和微弱壓縮波的計算公式 77
4.4.2 膨脹波和微弱壓縮波的計算步驟 79
4.5 膨脹波的反射和相交 81
4.5.1 連續的膨脹波系的近似表示 81
4.5.2 膨脹波在固體壁面上的反射 82
4.5.3 膨脹波在自由邊界上的反射 82
4.5.4 膨脹波的相交 83
*趣味氣體動力學5——汽車速度與微弱擾動的傳播 84
思考題四 85
習題四 85
第5章 激波 86
5.1 激波簡介 86
5.1.1 激波的特點 86
5.1.2 激波的分類 86
5.2 IE激波 87
5.2.1 正激波的形成 87
5.2.2 正激波前后氣流參數間的關系 88
5.2.3 激波穩定條件的分析 90
5.2.4 正激波的幾個重要性質 91
5.3 斜激波 92
5.3.1 斜激波的形成 92
5.3.2 斜激波前后氣流參數間的關系 93
5.3.3 斜激波圖線的分析 95
5.4 激波阻力 99
5.5 激波的反射和相交 101
5.5.1 激波在固體壁面上的反射 101
5.5.2 激波在自由邊界上的反射 102
5.5.3 激波的相交 103
5.6 錐面激波 104
5.6.1 錐面激波的形成和特點 104
5.6.2 錐面激波的求解步驟 107
*趣味氣體動力學6——激波阻力 108
思考題五 108
習題五 108
第6章 一維定常管內氣體流動 110
6.1 變截面管流 110
6.1.1 截面變化對氣流參數的影響 110
6.1.2 收縮噴管 113
6.1.3 拉瓦爾噴管 118
6.2 等截面摩擦管流 124
6.2.1 摩擦對氣流參數的影響 124
6.2.2 摩擦管流的計算 127
6.2.3 摩擦壅塞 130
6.2.4 反壓對摩擦管流的影響 133
6.3 換熱管流 136
6.3.1 熱量交換對管內氣流參數的影響 136
6.3.2 換熱管流的計算 139
6.3.3 加熱壅塞 140
6.4 變流量管流 142
6.4.1 流量變化對氣流參數的影響 142
6.4.2 附加流量垂直于主流的情況 144
*趣味氣體動力學7——熱阻 145
思考題六 146
習題六 146
第7章 黏性流體流動的基本知識 148
7.1 黏性流體的流動狀態 148
7.1.1 雷諾實驗 148
7.1.2 流動狀態的判別方法 149
7.1.3 雷諾數的物理意義 150
7.2 管內流體流動的速度分布 151
7.2.1 充分發展的流動 151
7.2.2 充分發展的層流流動的速度分布 151
7.2.3 充分發展的湍流流動的速度分布 152
7.3 水頭損失的概念和計算 154
7.3.1 沿程損失的概念和計算 154
7.3.2 局部損失的概念和計算 155
7.4 簡單管路和復雜管路 157
7.4.1 簡單管路 157
7.4.2 復雜管路 158
7.5 邊界層的知識 160
7.5.1 邊界層的概念和特點 161
7.5.2 平板邊界層的求解 163
7.5.3 壓差阻力與邊界層分離 167
7.5.4 邊界層與激波的相互干擾 170
*趣味氣體動力學8——血壓計的工作原理 171
思考題七 171
習題七 172
第8章 不可壓平面勢流 173
8.1 旋渦流動 173
8.1.1 渦量和速度環量 173
8.1.2 渦線和誘導速度 174
8.2 無旋不可壓流的控制方程 175
8.2.1 速度勢 175
8.2.2 拉普拉斯方程 176
8.2.3 流函數 176
8.3 二維不可壓勢流基本解 177
8.3.1 直勻流 178
8.3.2 點源和點匯 178
8.3.3 偶極子 179
8.3.4 點渦 181
8.4 簡單流動的疊加 181
8.4.1 直勻流和點源的疊加 181
8.4.2 直勻流和偶極子的疊加 182
8.4.3 直勻流、偶極子、點渦的疊加 186
思考題八 189
習題八 190
第9章 低速機翼理論基礎 191
9.1 機翼的幾何參數 191
9.1.1 翼型的幾何參數 191
9.1.2 機翼的平面形狀與翼型沿展向的配置 193
9.2 翼型的低速氣動特性 194
9.2.1 升力產生的原理 194
9.2.2 升力特性 198
9.2.3 力矩特性 200
9.2.4 阻力特性和極曲線 201
9.3 有限翼展機翼的低速氣動特性 202
9.3.1 大展弦比直機翼的低速氣動特性 202
9.3.2 后掠翼的低速氣動特性 208
9.3.3 三角翼的低速氣動特性 211
*趣味氣體動力學9——雁群“人字形”飛行的奧秘 213
思考題九 214
習題九 214
第10章 高速機翼氣動特性 216
10.1 亞聲速機翼的氣動特性 216
10.1.1 壓縮性對翼型表面壓強分布的影響 216
10.1.2 翼型和機翼的亞聲速氣動特性分析和估算 217
10.2 跨聲速機翼的氣動特性 219
10.2.1 跨聲速翼型的氣動特性 219
10.2.2 跨聲速機翼氣動特性分析 223
10.3 超聲速機翼的氣動特性 224
10.3.1 超聲速翼型的氣動特性 224
10.3.2 超聲速三維翼的氣動特性 227
10.4 高超聲速機翼氣動特性 230
10.4.1 高超聲速繞流流譜 230
10.4.2 牛頓理論 231
10.4.3 高超聲速機翼的升阻力特性 233
*趣味氣體動力學10——聲障和熱障 235
思考題十 235
習題十 235
參考文獻 237
附錄 氣體動力學數值表 238
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