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第1章　流体力学基础知识1

1.1　流体力学的基本任务和研究方法1

1.1.1　基本任务1

1.1.2　研究方法1

1.2　流体力学以及空气动力学的发展概述2

1.3　流体介质4

1.3.1　连续介质假设4

1.3.2　流体的压强、密度、温度和速度4

1.3.3　气体的状态方程6

1.3.4　压缩性、粘性和传热性6

1.3.5　流体的模型化9

1.4　气动力和力矩11

1.4.1　升阻力和力矩11

1.4.2　气动力及力矩系数13

1.4.3　压力中心14

1.5　矢量和积分知识16

1.5.1　矢量代数16

1.5.2　典型的正交坐标系17

1.5.3　标量场和矢量场19

1.5.4　标量积和矢量积20

1.5.5　标量场的梯度21

1.5.6　矢量场的散度22

1.5.7　矢量场的旋度22

1.5.8　线积分23

1.5.9　面积分24

1.5.10　体积分24

1.5.11　线积分、面积分和体积分之间的关系25

1.6　控制体和流体微团25

1.6.1　控制体25

1.6.2　流体微团26

1.6.3　速度散度的物理意义26

1.6.4　物质导数27

复习思考题29

第2章　流体运动基本方程和基本规律31

2.1　连续方程31

2.2　动量方程35

2.3　能量方程39

2.4　方程的基本解法42

2.4.1　方程的理论解42

2.4.2　数值解——计算流体力学43

2.5　微团运动分析44

2.5.1　流场的迹线、流线44

2.5.2　角速度、旋度和角变形率47

2.5.3　流函数、速度位以及相互关系51

2.6　旋涡运动55

2.6.1　涡线、涡管以及旋涡强度55

2.6.2　速度环量和斯托克斯定理56

2.6.3　毕奥－萨伐尔定理及直线涡的诱导速度59

2.6.4　亥姆霍兹旋涡定理60

复习思考题61

第3章　不可压无粘流63

3.1　伯努利方程及应用63

3.1.1　无旋流中的积分63

3.1.2　有旋流中的积分66

3.2　拉普拉斯方程66

3.3　拉普拉斯方程的基本解67

3.3.1　直匀流68

3.3.2　点源68

3.3.3　点涡69

3.3.4　偶极子70

3.4　基本解叠加72

3.4.1　直匀流加点源72

3.4.2　直匀流加轴向逆流的偶极子73

3.5　库塔－儒科夫斯基升力定理75

3.5.1　绕圆柱的有环量流动75

3.5.2　库塔－儒科夫斯基定理77

复习思考题78

第4章　高速可压无粘流80

4.1　热力学基础80

4.1.1　完全气体的状态方程、内能和焓80

4.1.2　热力学第一定律和比热81

4.1.3　热力学第二定律和熵82

4.2　一维等熵绝热流83

4.2.1　一维等熵绝热流的能量方程83

4.2.2　一维定常绝热流的参数间的基本关系式84

4.3　马赫波与膨胀波87

4.3.1　小扰动与马赫锥87

4.3.2　马赫波88

4.3.3　膨胀波90

4.4　正激波93

4.4.1　正激波与基本方程组93

4.4.2　普朗特激波公式94

4.4.3 正激波前后流动参数的关系式95

4.4.4　兰金－许贡纽方程96

4.5　斜激波96

4.5.1 平面斜激波前后流动参数的关系式96

4.5.2　激波图线及其用法98

4.5.3　弱斜激波的熵增及参数近似关系式102

4.6　喷管及超声速风洞103

4.6.1　马赫数随管流截面的变化103

4.6.2　拉瓦尔喷管及流量公式104

4.6.3　超声速风洞105

复习思考题107

第5章　粘流和边界层流动108

5.1　粘流的基本特性108

5.1.1　物面上无滑移108

5.1.2　粘性摩擦阻力和粘性压差阻力109

5.1.3　机械能耗散和粘滞气动热110

5.1.4　层流和紊流110

5.1.5　流动分离113

5.2　边界层流动117

5.2.1　边界层概念117

5.2.2　边界层的厚度118

5.2.3　边界层内沿物面法线方向压强不变120

5.2.4 平面边界层流动的方程120

5.2.5　低速平板边界层及摩擦阻力计算121

5.2.6　边界层的分离127

5.2.7　高速边界层128

复习思考题134

第6章　低速翼型的气动特性135

6.1　翼型的几何参数135

6.1.1　几何弦长135

6.1.2　翼型表面无量纲坐标135

6.1.3　弯度136

6.1.4　厚度136

6.1.5　前缘钝度与后缘尖锐度137

6.1.6　常用低速翼型编号法简介137

6.2　低速翼型流动特点及启动涡138

6.2.1　低速翼型绕流的特点138

6.2.2　启动涡141

6.3　环量的确定和库塔－儒科夫斯基后缘条件142

6.4　薄翼型理论144

6.4.1　流动的分解144

6.4.2　迎角－弯度问题147

6.4.3　厚度问题154

6.5　任意翼型位流解法156

6.5.1　保角变换法156

6.5.2　数值计算法——面元法157

6.6　低速翼型的一般气动特性158

6.6.1　翼型表面压强分布159

6.6.2　翼型升力特性159

6.6.3　翼型力矩特性161

6.6.4　翼型的压心和焦点162

6.6.5　翼型的阻力特性和极曲线162

复习思考题163

第7章　机翼的低速气动特性165

7.1　机翼的几何参数165

7.1.1 平面形状和平面几何参数165

7.1.2　几何扭转角ψ扭166

7.1.3　上（下）反角ψ167

7.2　机翼的自由尾涡167

7.3　升力线理论168

7.3.1　气动模型和升力线假设168

7.3.2　升力线理论169

7.4　升力面理论及涡格法180

7.4.1　升力面理论180

7.4.2　涡格法182

7.5　低速机翼一般气动特性184

7.5.1　剖面升力系数展向分布C'y(z)184

7.5.2　升力特性184

7.5.3　纵向力矩特性186

7.5.4　阻力系数187

复习思考题190

第8章　亚声速翼型和机翼的气动特性191

8.1　速度位方程191

8.2　小扰动线化理论192

8.2.1　速度位方程的线化193

8.2.2　压强系数的线化194

8.2.3　边界条件的线化195

8.3　亚声速流中薄翼型的气动特性196

8.3.1　线性方程的变换196

8.3.2　边界条件的变换197

8.3.3　相应薄翼型之间的变换197

8.3.4　翼型上对应点压强系数之间的关系198

8.3.5　翼型的亚声速气动特性199

8.4　亚声速薄机翼的气动特性及Ma∞对气动特性的影响199

8.4.1　相应机翼形状之间的变换199

8.4.2　亚声速薄机翼的升力和俯仰力矩特性200

8.4.3　亚声速流时Ma∞对机翼空气动力特性的影响205

复习思考题206

第9章　超声速线化理论及跨声速、高超声速流初步207

9.1　超声速薄翼型的绕流207

9.2　超声速薄翼型线化理论210

9.2.1　一阶近似理论压强系数计算公式及与实验的比较211

9.2.2　线性理论压强系数的叠加法212

9.2.3　一级近似理论薄翼型的空气动力特性215

9.2.4　超声速翼型二级近似理论简述223

9.3　薄机翼超声速绕流的基本概念224

9.3.1　前马赫锥与后马赫锥224

9.3.2　前缘、后缘和侧缘225

9.3.3　二维流区与三维流区226

9.3.4　有限翼展薄机翼的超声速绕流特性228

9.3.5　锥形流场概念229

9.4　跨声速翼型绕流230

9.4.1　翼型的临界马赫数230

9.4.2　薄翼型的跨声速绕流图及翼型气动特性232

9.4.3　机翼主要几何参数对跨声速空气动力学特性的影响235

9.4.4　跨声速机翼气动特性的相似参数237

9.4.5　一种适用于跨声速流的超临界翼型237

9.5　高超声速流初步238

9.5.1 高超声速绕流的新特征239

9.5.2　高超声速无粘流的激波关系式242

复习思考题246

第10章　计算流体力学初步247

10.1　网格生成技术简介247

10.1.1　结构网格248

10.1.2　非结构网格252

10.1.3　直角坐标网格256

10.2　N-S方程数值解法基础256

10.2.1　N-S方程的微分形式256

10.2.2　几种特殊的流动257

10.2.3　N-S方程的基本解法262

10.2.4　算例265

复习思考题267

附录A　常用气动表268

附录B　主要符号表285

附录C　名人简介288

参考文献296