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高超聲速空氣動力學(第3版空天力學系列教材)

  • 作者：編者:曾明//王東方//潘沙//柳軍//劉偉|責編:潘斯斯//張麗花
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030841858
  • 出版日期：2026/03/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：306
人民幣：RMB 128 元      售價：元
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內容大鋼
    本書介紹關於高超聲速流動規律、高超聲速氣流和飛行器相互作用的基礎理論、基本方法和相關應用。全書共7章，第1章為緒論，第2、3章闡述高超聲速無黏流的理論分析和近似計算方法，第4章討論高超聲速邊界層，第5章介紹高溫流動，第6章介紹高超聲速流動數值模擬方法，第7章為低密度效應概述。
    本書可作為力學、航空宇航科學與技術學科研究生和相關專業高年級本科生的教材，也可作為繼續教育的教材和航空航天領域科技工作者的參考書。
作者介紹
編者:曾明//王東方//潘沙//柳軍//劉偉|責編:潘斯斯//張麗花
目錄
第1章  緒論
  1.1  高超聲速流動的特徵
  1.2  高超聲速空氣動力學的研究內容和方法
    1.2.1  研究內容
    1.2.2  研究方法
  1.3  本書內容選擇與安排
    1.3.1  選材的考慮
    1.3.2  內容安排
  習題
第2章  高超聲速飛行器物面壓力的工程估算方法
  2.1  高超聲速流的激波和膨脹波關係式
    2.1.1  由正激波關係式導出斜激波關係式
    2.1.2  高超聲速流的斜激波關係式
    2.1.3  高超聲速流的近似膨脹波關係式
  2.2  牛頓流模型
    2.2.1  物面壓力係數的牛頓正弦平方定律
    2.2.2  牛頓壓力係數公式適用於高超聲速的原因
    2.2.3  牛頓壓力係數公式的應用與效果
    2.2.4  應用牛頓壓力係數公式計算空氣動力
  2.3  牛頓壓力係數公式的修正
    2.3.1  牛頓壓力係數公式的利斯修正式
    2.3.2  牛頓壓力係數公式的布塞曼修正
    2.3.3  牛頓公式的局限性和內伏牛頓公式
  2.4  切劈法和切錐法
    2.4.1  切劈法和切錐法思路
    2.4.2  切劈法
    2.4.3  切錐法
    2.4.4  工程估算公式
  2.5  激波-膨脹波法
    2.5.1  激波-膨脹波法的要點
    2.5.2  高超聲速薄體繞流下的激波-膨脹波法
  習題
第3章  高超聲速無黏流場的性質和簡化分析
  3.1  高超聲速小擾動簡化方程組
    3.1.1  擾動區(激波層)內擾動量的量級分析
    3.1.2  採用擾動速度表示的方程組及其無量綱化
    3.1.3  高超聲速小擾動方程組及其特點分析
  3.2  高超聲速相似律
    3.2.1  無量綱的物面邊界條件
    3.2.2  無量綱的激波邊界條件
    3.2.3  小擾動下的高超聲速流動相似律
    3.2.4  適用於尖頭細長體的高超聲速相似律
    3.2.5  適用於微鈍頭細長體的高超聲速相似律
    3.2.6  高超聲速相似律的應用
  3.3  高超聲速流的等價原理
    3.3.1  三維定常小擾動方程組與二維非定常歐拉方程組的等價性
    3.3.2  等價原理的物理含義
    3.3.3  物面定解條件的等價性
    3.3.4  激波邊界條件的等價性
    3.3.5  等價原理的應用

  3.4  冪次體零迎角高超聲速定常繞流
    3.4.1  活塞膨脹流動的控制方程組、定解條件及量綱分析
    3.4.2  強激波條件下一級近似的無量綱控制方程組
    3.4.3  強激波條件下的無量綱定解條件
    3.4.4  強激波條件下的方程求解及數值結果
  3.5  爆炸波理論在高超聲速繞流中的應用
    3.5.1  微鈍頭的影響分析
    3.5.2  微鈍頭細長體繞流的等價運動
    3.5.3  爆炸問題的方程和定解條件
    3.5.4  量綱分析與方程和定解條件變換
    3.5.5  強爆炸問題的方程與數值結果
    3.5.6  鈍頭細長體的壓力分佈與激波形狀結果
  3.6  薄激波層理論
    3.6.1  物面坐標系下的控制方程組與邊界條件
    3.6.2  變換坐標系下的控制方程組及其近似
    3.6.3  變換坐標系下的邊界條件及其近似
    3.6.4  零級近似方程的求解
    3.6.5  無黏激波層求解的反方法
  3.7  馬赫數無關原理
    3.7.1  控制方程和邊界條件的無量綱化
    3.7.2  馬赫數極大時的無量綱控制方程和邊界條件分析
  習題
第4章  高超聲速邊界層
  4.1  高超聲速層流邊界層方程及相似解
    4.1.1  黏流控制方程
    4.1.2  二維定常可壓縮邊界層方程的導出
    4.1.3  邊界層方程的利斯-多羅尼岑變換
    4.1.4  平板邊界層方程的自相似解
    4.1.5  二維駐點區邊界層
    4.1.6  軸對稱駐點區邊界層
  4.2  高超聲速層流邊界層摩阻和傳熱的典型結果
    4.2.1  變換坐標系下的摩阻、斯坦頓數St 表達式
    4.2.2  平板的摩阻係數、斯坦頓數St
    4.2.3  鈍體的駐點熱流
  4.3  高超聲速邊界層轉捩
    4.3.1  邊界層轉捩的確定
    4.3.2  影響轉捩的因素
  4.4  高超聲速湍流邊界層
    4.4.1  高超聲速湍流的特點
    4.4.2  二維統計定常湍流的邊界層動量方程
    4.4.3  等效湍流黏度與熱傳導係數
    4.4.4  高超聲速湍流邊界層摩阻和傳熱的典型結果
  4.5  高超聲速黏性相互作用
    4.5.1  壓力相互作用的產生原因
    4.5.2  高超聲速邊界層的位移厚度分佈
    4.5.3  弱相互作用區和強相互作用區的壓力分佈
    4.5.4  壓力相互作用區的流動特點小結
    4.5.5  氣動力係數與相互作用參數的關係
  4.6  高超聲速黏流求解的一層模型
  習題

第5章  高溫流動
  5.1  高溫流動的研究背景
    5.1.1  高超聲速飛行中出現的流場高溫現象
    5.1.2  氣體的分類
    5.1.3  高溫流動的特點
  5.2  單一化學組元氣體的平衡態熱力學特性
    5.2.1  氣體分子的微觀運動狀態和能量模式
    5.2.2  平衡態的粒子能級分佈與配分函數
    5.2.3  氣體的熱力學特性
  5.3  化學平衡氣體的組成和熱力學特性
    5.3.1  混合物粒子系統的化學平衡分佈
    5.3.2  化學平衡關係式與平衡常數
    5.3.3  高溫空氣化學平衡組成的確定
    5.3.4  平衡化學反應氣體的熱力學特性
  5.4  非平衡過渡過程與流動的熱化學狀態
    5.4.1  振動能變化速率方程
    5.4.2  化學反應速率方程
    5.4.3  流動的熱化學狀態
    5.4.4  非平衡流和凍結流中氣體混合物的熱力學特性
  5.5  無黏高溫平衡流
    5.5.1  流動控制方程
    5.5.2  平衡激波流動
    5.5.3  准一維噴管平衡流
    5.5.4  太空梭平衡流計算結果討論
  5.6  無黏高溫非平衡流
    5.6.1  無黏高溫非平衡流控制方程的建立
    5.6.2  非平衡激波流動
    5.6.3  無黏非平衡流的雙尺度律
  5.7  高溫黏流
    5.7.1  高溫黏流控制方程的建立
    5.7.2  化學反應黏流的組元邊界條件
    5.7.3  駐點區層流邊界層解
  習題
第6章  高超聲速流動數值模擬方法
  6.1  數值模擬方法簡介和主要步驟
  6.2  高溫黏流的守恆型控制方程與定解條件
    6.2.1  守恆型控制方程
    6.2.2  數值求解中的向量形式無量綱控制方程
    6.2.3  方程類型與定解條件提法
  6.3  數值方法
    6.3.1  坐標變換
    6.3.2  時間離散
    6.3.3  空間離散
  6.4  高超聲速鈍體無黏繞流計算
    6.4.1  頭部跨聲速區流動計算
    6.4.2  身部超聲速區的數值解法
  6.5  高超聲速黏性激波層方程及求解
    6.5.1  黏性激波層方程的導出
    6.5.2  黏性激波層方程的求解方法
    6.5.3  黏性激波層方程的求解實例

  6.6  拋物化的N-S 方程
  6.7  典型高超聲速流動N-S 方程數值求解結果
    6.7.1  高超聲速鈍體繞流
    6.7.2  激波-邊界層相互作用流動
    6.7.3  高焓風洞噴管流動
  習題
第7章  低密度效應概述
  7.1  稀薄氣體流動分區
    7.1.1  分子碰撞與分子平均自由程
    7.1.2  分子黏性的機理分析
    7.1.3  Knudsen數Kn與馬赫數Ma和雷諾數Re的關係
    7.1.4  流動分區判據
  7.2  自由分子流區的壓力和切應力
    7.2.1  物面應力與入射分子、反射分子動量的關係
    7.2.2  入射分子動量
    7.2.3  反射分子動量
    7.2.4  物面壓力和切應力計算式
    7.2.5  典型物形的升力、阻力係數
  7.3  滑流區的邊界條件
    7.3.1  壁面滑移邊界條件
    7.3.2  滑流區蘭金-于戈尼奧關係式的修正式
  7.4  直接模擬蒙特卡羅方法
    7.4.1  應用於稀薄氣體動力學的蒙特卡羅方法沿革
    7.4.2  直接模擬蒙特卡羅方法的特點與模擬方案
  習題
附錄1
  附1.1  高超聲速層流邊界層厚度隨馬赫數和雷諾數的變化關係
  附1.2  高空大氣的性質
附錄2
  附2.1  高超聲速細長圓錐繞流的近似解
  附2.2  斜激波后馬赫數公式推導
附錄3
  附3.1  運動激波關係式
  附3.2  強激波條件下活塞膨脹流動方程變換推導
  附3.3  爆炸問題的方程和能量條件變換推導
  附3.4  薄激波層理論中近似激波邊界條件推導
附錄4
  附4.1  利斯-多羅尼岑變換定義和遷移導數運算元的變換式
  附4.2  動量方程的變換式
  附4.3  能量方程的變換式
  附4.4  軸對稱駐點區邊界層方程變換的推導思路
附錄5
  附5.1  平動配分函數
  附5.2  轉動配分函數
  附5.3  振動配分函數
附錄6
  附6.1  高超聲速鈍體無黏繞流頭部區數值求解
  附6.2  高超聲速鈍體無黏繞流身部超聲速區的數值求解
附錄7
  附7.1  單位時間入射至物面單位面積的粒子數

  附7.2  單位時間入射至物面單位面積的法向動量
  附7.3  圓柱的阻力係數
  附7.4  圓球的阻力係數
主要變數名表
習題參考答案
參考文獻

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