氣體動力學(xué)基礎(chǔ)

第1章 流體力學(xué)、熱力學(xué)基礎(chǔ)知識及場論初步

1.1 氣體動力學(xué)發(fā)展概況

1.1.1 研究對象、特點(diǎn)及方法

1.1.2 流體力學(xué)與氣體動力學(xué)的發(fā)展簡史

1.1.3 氣體動力學(xué)的分類

1.2 氣體的基本屬性

1.2.1 連續(xù)介質(zhì)模型及流體物理量

1.2.2 氣體的壓縮性及輸運(yùn)性質(zhì)

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)大氣

1.3 矢量分析及場論初步

1.3.1 標(biāo)量場、矢量場與張量場

1.3.2 標(biāo)量場的梯度

1.3.3 矢量場的散度

1.3.4 矢量場的旋度

1.3.5 高斯公式和斯托克斯公式

1.4 作用于流體上的力、一點(diǎn)應(yīng)力及應(yīng)力張量

1.4.1 流體微團(tuán)的運(yùn)動分析

1.4.2 作用于流體上的力

1.4.3 流體中任一點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)力張量

1.4.4 靜止流體及無黏流體中的應(yīng)力張量

1.4.5 應(yīng)力張量與應(yīng)變率之間的關(guān)系

1.5 描述流體運(yùn)動的方法和基本概念

1.5.1 描述流體運(yùn)動的兩種方法

1.5.2 隨體導(dǎo)數(shù)

1.5.3 系統(tǒng)與控制體

1.5.4 雷諾輸運(yùn)定理

1.5.5 跡線、流線、流面及流管

1.6 熱力學(xué)基礎(chǔ)知識

1.6.1 熱力學(xué)系統(tǒng)及熱力學(xué)狀態(tài)、特性、過程

1.6.2 內(nèi)能、熱力學(xué)第一定律、焓及比熱容

1.6.3 熱力學(xué)第二定律、熵

1.6.4 完全氣體、氣體狀態(tài)方程

1.6.5 等熵關(guān)系

1.7 流體的理論模型

第2章 流體運(yùn)動基本方程組

2.1 連續(xù)方程

2.1.1 連續(xù)方程的積分形式及其應(yīng)用

2.1.2 連續(xù)方程的微分形式及其應(yīng)用

2.1.3 一維定常流動的連續(xù)方程形式

2.2 動量方程

2.2.1 動量方程的積分形式及其應(yīng)用

2.2.2 動量方程的微分形式及若干簡化形式

2.2.3 伯努利積分和拉格朗日積分

2.2.4 一維定常流動的動量方程形式

2.3 動量矩方程

2.3.1 動量矩方程的積分和微分形式

2.3.2 一維定常流動的動量矩方程形式

2.4 能量方程

2.4.1能量方程的積分形式及其應(yīng)用

2.4.2 能量方程的微分形式

2.4.3 一維定常流動的能量方程形式

2.5 熵方程

2.6 N—S方程的定解條件及定解問題的適定性

2.6.1 初始條件

2.6.2 邊界條件

2.6.3 N—S方程組定解問題適定性的討論

2.7 黏性流體動力學(xué)的相似律

2.7.1 N—S方程組和邊界條件的無量綱化處理

2.7.2 兩個流體運(yùn)動相似的充要條件

第3章 滯止參數(shù)與氣動函數(shù)

3.1 聲速與馬赫數(shù)

3.1.1 聲速

3.1.2 馬赫數(shù)

3.2 滯止參數(shù)及臨界參數(shù)

3.2.1 滯止?fàn)顟B(tài)、滯止參數(shù)及其應(yīng)用

3.2.2 關(guān)于總壓的討論

3.2.3 極限狀態(tài)、臨界狀態(tài)及速度系數(shù)

3.3 氣體動力學(xué)函數(shù)及其應(yīng)用

3.3.1 氣動函數(shù)r（λ），π（λ）及ε（λ）

3.3.2 流量函數(shù)q（λ）及）y（λ）

3.3.3 沖量函數(shù)z（λ），f（λ）及r（λ）

第4章 膨脹波與激波

4.1 弱擾動在氣流中的傳播與馬赫波

4.1.1 運(yùn)動擾動源

4.1.2 氣流流過靜止擾動源

4.2 普朗特—邁耶（P—M）流動

4.2.1 膨脹波、弱壓縮波的形成及其特點(diǎn)

4.2.2 P—M波的計(jì)算及P—M函數(shù)

4.3 激波及激波前后氣流參數(shù)的基本關(guān)系式

4.3.1 激波的形成及其傳播

4.3.2 激波前后氣流參數(shù)關(guān)系的基本方程式

4.3.3 朗金—雨貢紐關(guān)系式

4.3.4 普朗特關(guān)系式

4.3.5 激波前后氣流參數(shù)的基本計(jì)算公式

4.3.6 經(jīng)過斜激波的氣流折轉(zhuǎn)角及激波曲線

4.3.7 激波圖表及其計(jì)算

4.3.8 錐面激波及乘波體飛行器

4.4 膨脹波、激波的反射與相交

4.4.1 膨脹波、激波在直固壁面上的反射

4.4.2 膨脹波、激波在自由邊界上的反射

4.4.3 膨脹波、激波的相交

4.5 一些具體的超聲速流動問題中的波系分析

4.5.1 超聲速進(jìn)氣道的激波系

4.5.2 超聲速氣流繞流翼型的激波系

4.5.3 壓氣機(jī)、渦輪中的激波與膨脹波

第5章 一維定?？蓧嚎s管道流動

5.1 一維定常流理論

5.1.1 問題描述及制約因素物理意義分析

5.1.2 幾個制約因素同時作用時的基本方程

5.2 變截面管道流動

5.2.1 變截面一維等熵流動

5.2.2 收縮噴管

5.2.3 拉伐爾噴管

5.3 等截面摩擦管流

5.4 等截面換熱管流

5.5 變流量加質(zhì)管流

第6章 小擾動線性化理論

6.1 勢函數(shù)、勢函數(shù)方程及流函數(shù)、流函數(shù)方程

6.1.1 勢函數(shù)及勢函數(shù)方程

6.1.2 流函數(shù)及流函數(shù)方程

6.2 小擾動線性化方程及邊界條件、壓強(qiáng)系數(shù)公式

6.2.1 速度勢方程的線性化

6.2.2 邊界條件的線性化

6.2.3 壓強(qiáng)系數(shù)的線性化

6.3 沿波形壁流動的二維精確解

6.3.1 亞聲速流動

6.3.2 超聲速流動

6.4 亞聲速繞薄翼型定常流動的相似法則

6.4.1 速度勢方程、邊界條件、翼型幾何參數(shù)及壓強(qiáng)系數(shù)的變換

6.4.2 薄翼型氣動參數(shù)的定義

6.4.3 亞聲速氣流繞薄翼型流動的相似法則

6.5 超聲速氣流繞薄翼型流動

6.5.1 物理模型與數(shù)學(xué)模型的建立

6.5.2 求解方法

6.5.3 氣動力參數(shù)的計(jì)算

6.5.4 翼型升力及阻力系數(shù)的疊加計(jì)算

第7章 超聲速流動的特征線法

7.1 特征線的一般理論

7.1.1 特征線的數(shù)學(xué)意義

7.1.2 定常二維超聲速流中特征線的物理意義

7.1.3 兩個偏微分方程的方程組的特征線法

7.2 定常二維超聲速無旋流動的特征線法

7.2.1 控制方程、特征線方程及相容方程

7.2.2 特征線法數(shù)值計(jì)算的有限差分方程

7.2.3 不同單元的處理過程

7.2.4 已知幾何形狀的噴管內(nèi)流動分析

7.3 定常二維等熵有旋超聲速流動的特征線法

7.3.1 控制方程、特征線方程及相容方程

7.3.2 特征線法數(shù)值計(jì)算的有限差分方程

7.3.3 不同單元的處理過程

7.4 無黏、定常三維等熵超聲速流動的特征線法

7.4.1 特征曲面及一般相容性方程

7.4.2 流特征面及沿流面的相容關(guān)系

7.4.3 波特征面及沿雙特征線的相容關(guān)系

……

第8章氣體的高超聲速流動

第9章層流與湍流附面層

附表

參考文獻(xiàn) 2100433B

本書主要闡述了可壓縮流體動力學(xué)的基本概念、規(guī)律和計(jì)算方法。全書特別注意將矢量分析、場論等方法引入到氣體動力學(xué)基本方程的推導(dǎo)中，以實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)描述、物理內(nèi)涵與力學(xué)原理三者之間較為嚴(yán)格的統(tǒng)一。在教材編寫過程中，編者始終貫穿了基礎(chǔ)、嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)用的方針，力圖做到深入淺出。

本書可作為高等工科院校熱能與動力工程、飛行器動力工程等專業(yè)的基礎(chǔ)教材，也可供從事飛行器設(shè)計(jì)、航空動力等氣體動力學(xué)相關(guān)專業(yè)的科技人員參考。

冷氣體動力學(xué)噴涂，其過程為在不足以使涂層粉末及工件的機(jī)械性能因高溫熔化而發(fā)生改變的常溫或較低溫度下，利用縮放噴嘴形成的超音速氣流夾帶微小顆粒形成高速射流（300-1200m/s）沖擊金屬或絕緣體基體產(chǎn)生涂層的過程。冷噴涂這種新型材料表面改性機(jī)制，有效克服了目前熱噴涂方法存在的高溫氧化、氣化、晶化等影響涂層性能和工件基體高溫變形等弊端，對非耐熱材料改性和納米材料涂層制備有廣泛應(yīng)用前景和重要現(xiàn)實(shí)意義，受到國內(nèi)、外學(xué)者廣泛重視。.冷噴涂涉及流體力學(xué)、空氣動力學(xué)、工程熱力學(xué)、塑性動力學(xué)、沖擊動力學(xué)、穿甲力學(xué)、現(xiàn)代測試技術(shù)等多個學(xué)科領(lǐng)域，屬交叉學(xué)科研究范疇。本項(xiàng)目采用理論分析、數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)診斷相結(jié)合的方法深入研究冷噴涂材料改性中超音速氣粉兩相束流流動規(guī)律、粉粒對工件的沖擊侵徹過程和涂層形成機(jī)理，揭示涂層生長速率和涂層性能與氣動熱力學(xué)參量關(guān)系，提出最佳控制方程、優(yōu)化改性機(jī)制。

1) 墻下條形基礎(chǔ)和柱下獨(dú)立基礎(chǔ)（單獨(dú)基礎(chǔ)）統(tǒng)稱為擴(kuò)展基礎(chǔ)。擴(kuò)展基礎(chǔ)的作用是把墻或柱的荷載側(cè)向擴(kuò)展到土中，使之滿足地基承載力和變形的要求。擴(kuò)展基礎(chǔ)包括無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)和鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。

2) 無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)：無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)系指由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的無需配置鋼筋的墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。無筋基礎(chǔ)的材料都具有較好的抗壓性能，但抗拉、抗剪強(qiáng)度都不高，為了使基礎(chǔ)內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過相應(yīng)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，設(shè)計(jì)時需要加大基礎(chǔ)的高度，其基礎(chǔ)的寬高比必須符合規(guī)范要求。因此，這種基礎(chǔ)幾乎不發(fā)生撓曲變形，故習(xí)慣上把無筋基礎(chǔ)稱為剛性基礎(chǔ)。