书名：空气动力学（上册）

ISBN：9787302146995

作者：吴子牛等

定价：49.8元

出版社：清华大学出版社

经典内容包括升力产生的无粘与粘性机制，低速翼型与机翼空气动力学，一般亚、跨、超音速空气动力学和粘性流动的一些内容。非经典内容包括非定常空气动力学，高超音速流动及相关技术和大气环境与大气飞行器。除飞行器本身的空气动力学外，还较多介绍了一些其他飞行物包括昆虫所涉及的空气动力学现象。本书兼顾了空气动力学的规範内容和趣味性内容。

本书配套出版教学用电子教案和习题分析与解答。

本书可作为流体力学专业背景的本科生和研究生学习空气动力学的教材，也可供从事相关工作的各类专业人员学习参考。

第1章低速运动物体升力产生机制1

1.1引言2

1.1.1力与升力2

1.1.2流体力学基本方程的来源与分类5

1.1.3一些重要的历史事件9

1.1.4部分杰出空气动力学家介绍13

1.2复势函式与勃拉休斯定理21

1.2.1复势函式21

1.2.2勃拉休斯定理23

1.3保角变换26

1.3.1保角变换及其性质26

1.3.2两平面之间的速度关係与环量关係29

1.3.3几种特殊变换与特殊流动，带攻角的流动，绕角的流动30

1.4儒可夫斯基翼型流动36

1.4.1儒可夫斯基对称翼型36

1.4.2一般儒可夫斯基翼型38

1.5库塔条件与计算升力的数学理论39

1.5.1库塔条件39

1.5.2环量的确定43

1.5.3儒可夫斯基升力定理44

1.5.4绕平板与儒可夫斯基翼型的力47

1.5.5儒可夫斯基翼型的力矩49

1.5.6最大升力係数50

1.6固壁干扰与镜像法, 多点涡圆柱绕流52

1.6.1直壁影响52

1.6.2圆壁的干扰53

1.6.3风洞实验的洞壁修正55

1.6.4多点涡圆柱绕流57

1.7升力产生机制的进一步描述59

1.7.1概述59

1.7.2升力产生机制的常见解释61

1.7.3升力产生机制的总结63

1.8升力产生的粘性机制与球类运动空气动力学64

1.8.1无分离与有分离圆柱或圆球的压力分布65

1.8.2马格努斯效应与球类运动69

1.8.3非旋转效应76

1.9鸟类与昆虫飞行升力机制简介79

1.9.1翱翔（滑翔）79

1.9.2低频简单扑翼80

1.9.3高频複杂扑翼82

附录Ⅰ複变函数相关知识84

Ⅰ.1复变数基本定义与基本运算公式84

Ⅰ.2解析函式85

Ⅰ.3极值与留数定理86

Ⅰ.4多极点留数的简化87

Ⅰ.5柯西公式88

附录ⅡSchwarz?Christoffel变换90

Ⅱ.1Schwarz?Christoffel变换与定理90

Ⅱ.2Schwarz?Christoffel变换的若干套用92

Ⅱ.3昆虫问题95

本章习题100

本章参考文献105

第2章低速翼型与机翼流动107

2.1翼型的几何定义108

2.2气动参数定义111

2.2.1升力与阻力，升阻比111

2.2.2力矩，压力中心，焦点113

2.2.3力矩在飞行器控制中的意义118

2.3薄翼理论119

2.3.1基本思想119

2.3.2薄翼理论基本方程的求解122

2.3.3薄翼的气动特性123

2.4厚翼处理： 面涡法127

2.5机翼的几何特徵、升力线理论与气动特性129

2.5.1机翼的几何形状与气动参数129

2.5.2定性分析133

2.5.3升力线理论135

2.5.4升力面理论与涡格法149

2.5.5地面效应157

附录Ⅲ旋涡的若干概念与性质158

附录Ⅳ毕奥?萨伐尔定律及其套用160

附录Ⅴ定积分的证明162

附录Ⅵ各种机翼的低速气动特性分析163

Ⅵ.1大展弦比机翼的失速特性163

Ⅵ.2后掠翼的气动特性164

Ⅵ.3小展弦比机翼的气动特性与涡升力167

本章习题169

本章参考文献172

第3章高速空气动力学173

3.1可压缩流动与一维定常流动理论173

3.1.1可压缩流动概述173

3.1.2三障现象175

3.1.3激波与激波厚度178

3.1.4绝热流动与非绝热流动181

3.1.5等熵流动190

3.1.6小扰动、影响区域、马赫角与马赫锥192

3.1.7正激波关係式193

3.1.8一维定常流动理论197

3.2高速流动的小扰动理论210

3.2.1理想等熵定常流动的基本方程211

3.2.2小扰动基本方程214

3.2.3线化的物面边界条件217

3.2.4线化压力係数218

3.2.5阿克莱经典问题，波阻219

3.2.6滑移线不稳定分析224

3.2.7亚音速线化流动的相似法则228

3.2.8超音速二维机翼的线化解236

3.2.9超音速气流与亚音速气流的本质区别243

3.3超音速流动243

3.3.1特徵线理论244

3.3.2传统膨胀波理论254

3.3.3斜激波262

3.3.4超音速翼型与机翼流动270

3.4跨音速流动277

3.4.1临界马赫数与临界压力278

3.4.2机翼绕流图画，极限特徵线279

3.4.3跨音速相似律283

3.4.4超临界翼型286

3.4.5跨音速面积律289

3.4.6速度图法292

3.4.7卡门?钱学森公式296

本章习题301

本章参考文献309

第4章空气动力学中的粘性流动基础310

4.1粘性流动基本方程的各种形式讨论313

4.1.1牛顿本构关係的两种推导313

4.1.2N?S方程的多样性318

4.1.3高温混合气体能量方程，组元守恆方程，反应热的物理意义322

4.1.4高温混合气体方程组的求解过程326

4.1.5平衡流、非平衡流与冻结流328

4.2不可压流动边界层基本方程及其求解332

4.2.1边界层基本方程与勃拉休斯解333

4.2.2温度边界层方程与求解337

4.3与边界层流动相关的基本概念340

4.3.1边界层厚度与无粘流理论的边界层修正340

4.3.2边界层分离342

4.4可压缩与高超音速边界层基本方程与求解346

4.4.1可压缩与高超音速边界层基本方程347

4.4.2可压缩与高超音速边界层基本方程相似性变换348

4.4.3可压缩平板边界层绕流相似性解352

4.4.4驻点绕流相似性解353

4.4.5可压缩边界层能量方程的克罗柯?布赛曼解356

4.4.6绝热壁的恢复温度与复温因子357

4.5有化学反应高速边界层流动方程及相似性解359

4.5.1基本方程359

4.5.2边界条件363

4.5.3相似性解364

4.6湍流及湍流模拟概述367

4.6.1转捩与稳定性的基本概念367

4.6.2湍流特徵376

4.6.3光滑壁面湍流边界层的结构379

4.6.4湍流统计平均方法382

4.6.5雷诺平均方法、湍流半经验理论与最简单的湍流模型383

4.6.6湍流代数模型与二阶矩模型387

4.6.7转捩/湍流模型394

4.6.8湍流直接模拟与大涡模拟397

4.7升阻力、升阻比与气动热的估算404

4.7.1摩擦係数与换热係数404

4.7.2翼型与机翼的升阻比估算409

4.7.3气动热计算公式414

4.7.4驻点热流的进一步讨论与计算公式套用419

附录Ⅶ分子粘性係数、热传导係数和扩散係数423

Ⅶ.1分子粘性係数423

Ⅶ.2热传导係数425

Ⅶ.3扩散係数426

Ⅶ.4总热传导係数与平衡普朗特数429

本章习题430

本章参考文献435

书名：空气动力学（下册）

ISBN：9787302167440

作者：吴子牛、王兵、周睿

定价：69.8元

出版日期：2008-4-1

出版社：清华大学出版社

本书分为上、下两册，涉及空气动力学的经典内容和一些非经典内容。经典内容包括升力产生的无粘与粘性机制，低速翼型与机翼空气动力学，一般亚、跨、超音速空气动力学和粘性流动的一些内容。非经典内容包括非定常空气动力学，高超音速流动及相关技术和大气环境与大气飞行器。除飞行器本身的空气动力学外，还较多地介绍了一些其他飞行物包括昆虫所涉及的空气动力学现象。本书兼顾了空气动力学的规範内容和趣味性内容。

本书配套出版了教学用电子教案和习题分析与解答。

本书可作为流体力学专业背景的本科生和研究生学习空气动力学的教材，也可供从事相关工作的各类专业人员学习参考。

第5章 非定常空气动力学1

5.1 非定常流动与坐标系的选择1

5.1.1 非定常流动分类1

5.1.2 绝对静止系与非惯性运动系的关係3

5.1.3 绝对静止系与惯性运动系9

5.1.4 惯性运动系流动求解与动力学过程13

5.1.5 圆柱加速运动15

5.1.6 附加惯性係数的一般求法18

5.2 物体作刚体运动引起的流动21

5.2.1 物体作任意运动在惯性运动系中引起的势函式21

5.2.2 运动物体的勃拉休斯定理24

5.2.3 运动椭圆所受的力和力矩26

5.3 纸片与椭圆的下落运动27

5.3.1 纸片模化处理： 运动椭圆问题28

5.3.2 有涡脱落的情况29

5.4 可压缩非定常流动32

5.4.1 特徵线方法33

5.4.2 简单波与一维膨胀波38

5.4.3 运动激波关係式45

5.4.4 黎曼问题52

5.4.5 波的反射与相互作用57

5.5 不可压缩与可压缩非定常流动的本质区别64

5.5.1 小扰动传播规律65

5.5.2 大扰动问题66

5.5.3 粘流问题66

5.5.4 不可压缩流动的真正意义68

5.6 特徵线差分法与现代计算流体力学简介70

5.6.1 特徵线差分法70

5.6.2 现代计算流体力学方法74

5.6.3 计算流体力学无量纲参数CFL数，数值稳定性76

5.7 複杂运动非定常粘性升力机制简介78

5.7.1 运动物体引起的非定常流动动量定理及其套用78

5.7.2 涡量守恆定理82

5.7.3 用主力矩计算气动力的吴镇远定理84

5.7.4 吴镇远定理的分析与套用、集中涡88

5.7.5 Weis-Fogh的非定常高升力机制94

5.7.6 鸟类和昆虫的运动学与气动特性简介101

附录VIII 附加惯性张量的性质108

附录Ⅸ 任意运动物体合力表达式109

附录Ⅹ 任意运动物体力矩表达式111

附录Ⅺ 椭圆作任意运动所受的合力和力矩112

附录Ⅻ 纸片下落问题的背景与研究现状简介120

Ⅻ.1 背景与概述120

Ⅻ.2 研究现状120

本章习题124

本章参考文献128

第6章 高超音速及相关技术概述131

6.1 高超音速流动的基本特徵131

6.1.1 薄激波层133

6.1.2 强粘性效应134

6.1.3 高熵层135

6.1.4 高温真实气体效应135

6.1.5 低密度效应与低雷诺数效应136

6.1.6 小结137

6.2 高超音速无粘流基本知识138

6.2.1 马赫数无关原理139

6.2.2 牛顿流模型141

6.3 高超音速粘流基本知识144

6.3.1 驻点热流144

6.3.2 粘性效应与粘性相互作用简介146

6.4 高温真实气体效应151

6.4.1 高温空气的性质152

6.4.2 化学与振动非平衡154

6.4.3 非平衡流动、平衡流动和冻结流动概念及其模型158

6.4.4 空气平衡流动计算模型举例164

6.4.5 雷射与太阳能热推进的冲量耦合係数与比沖171

6.5 低密度（稀薄）效应173

6.5.1 流动分区173

6.5.2 不同流动区域的计算模型175

6.5.3 自由分子流区的气动力计算、与DSMC方法的比较179

6.6 空气热力学效应186

6.6.1 空气热力学的重要性186

6.6.2 高速边界层与转捩188

6.6.3 激波反射与激波干扰现象189

6.6.4 高超音速飞行器激波干扰现象分析197

6.7 高超音速相关技术概述201

6.7.1 实验中如何获得高马赫数201

6.7.2 高超音速再入飞行的飞行力学问题202

6.7.3 高超音速再入气动热问题206

6.7.4 乘波体简介209

6.7.5 高超音速飞行器若干关键技术分析211

6.8 吸气式发动机工作原理分析218

6.8.1 超音速飞行对发动机的要求218

6.8.2 涡喷与涡扇发动机简介220

6.8.3 冲压发动机简介223

6.8.4 冲压发动机工作原理分析224

6.8.5 均匀混合气体燃烧波理论232

6.8.6 超燃冲压发动机关键技术简介235

6.8.7 减阻问题238

本章习题240

本章参考文献244

第7章 空气动力学与大气飞行器247

7.1 飞行空间与大气环境247

7.1.1 飞行空间247

7.1.2 大气结构249

7.1.3 大气的成分251

7.1.4 标準大气的数学模型252

7.1.5 大气物理特徵254

7.2 飞行器气动部件及其作用270

7.2.1 翼型升力、阻力与失速特性270

7.2.2 机翼特性273

7.2.3 尾翼286

7.2.4 副翼、扰流片与减速板291

7.2.5 涡流发生器293

7.2.6 边条翼296

7.2.7 翼身融合299

7.2.8 高升力装置(增升装置)301

7.3 飞行器气动布局及性能304

7.3.1 飞机气动布局305

7.3.2 飞机飞行性能的一般性概述311

7.3.3 飞机的平衡、稳定性与操纵性318

7.3.4 飞机的机动性325

7.3.5 高超音速飞行器的再入飞行力学330

7.3.6 典型飞机及其特点336

7.3.7 飞行动物与微型扑翼飞行器344

7.3.8 现代气动布局飞机--飞翼设计分析举例353

7.4 飞机数据综合比较361

7.4.1 气动数据比较361

7.4.2 飞行性能数据比较366

7.4.3 几何形状数据比较370

7.4.4 整体性能数据比较374

7.5 一体化设计中的气动隐身设计与飞机综合概念设计378

7.5.1 隐身与雷达散射截面积379

7.5.2 飞行器总体布局和外形的隐身设计384

7.5.3 飞行器隐身/?气动一体化设计393

7.5.4 SEACD: 综合化飞机概念设计环境402

7.5.5 国外几种隐身战斗机低RCS外形技术分析406

本章习题416

本章参考文献419

总附录A 热力学、统计力学与动力论基础知识421

A.1 经典热力学基础回忆421

A.2 化学热力学基础427

A.3 统计热力学基础435

A.4 动力论基础445

A.5 化学反应速率方程，平衡常数448

A.6 音速公式451

A.7 几个基本关係式的证明453

总附录A参考文献454

总附录B 空气动力学的套用範围简介455

B.1 空气运动的简单与複杂455

B.2 自然规律与空气动力学458

B.2.1 巨观气象学与空气动力学459

B.2.2 微观气象学与空气动力学461

B.2.3 森林空气动力学465

B.2.4 鸟和昆虫飞行空气动力学466

B.3 工业、工程与空气动力学470

B.3.1 建筑物空气动力学471

B.3.2 车辆空气动力学473

B.3.3 风能利用476

B.3.4 体育中的空气动力学477

B.4 航空、航天与空气动力学483

B.4.1 飞机空气动力学483

B.4.2 航天空气动力学488

B.4.3 气动弹性、气动噪声和气动光学492

总附录B参考文献498

总附录C 风洞简介500

C.1 低速风洞简介501

C.2 亚音速风洞505

C.3 跨音速风洞510

C.4 超音速风洞516

C.5 高超音速风洞522

总附录C参考文献528

总附录D 飞艇空气动力学529

D.1 飞艇简介529

D.1.1 飞艇的结构特点和工作原理529

D.1.2 飞艇的发展简史538

D.2 基本概念545

D.2.1 基本参数545

D.2.2 附加惯性、附加密度和表观密度547

D.2.3 称量重量（净重）549

D.3 飞艇常规空气动力学问题552

D.3.1 飞艇空气动力学的理论基础及套用552

D.3.2 阻力与低阻力外形563

D.3.3 升力、力与力矩特性570

D.3.4 柔性外壳的流固耦合577

D.3.5 飞艇与阵风的相互作用583

D.4 高空飞艇带来的新空气动力学问题简述594

D.4.1 新空气动力学问题简介594

D.4.2 穿越强风带的发射/回收过程597

D.4.3 分片外形的气动效应605

D.5 平流层飞艇总体设计609

D.5.1 环境参数609

D.5.2 飞艇的几何参数611

D.5.3 飞艇组件的技术指标及质量参数612

D.5.4 飞艇的力学参数614

D.5.5 各参数之间满足的平衡关係615

D.5.6 简单估算的算例616

D.5.7 升浮一体化设计619

总附录D参考文献622

索引624

参考文献642

《空气动力学》（上册）勘误表644