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主要符号表1

第一章 基本概念和预备知识1

1.1 绪论1

1.2 热力学状态和过程4

1.3 热力学定律和基本方程7

1.3.1 内能8

1.3.2 热力学第一定律，焓，热容9

1.3.3 热力学第二定律，熵10

1.3.4 热力学基本方程11

1.4 完全气体的热力学特性13

1.4.1 热完全气体状态方程13

1.4.2 量热完全气体状态方程14

1.4.3 基本热力学函数的确定16

1.5 化学热力学简介20

1.5.1 化学反应式21

1.5.2 化学热力学基本方程22

1.5.3 有化学反应的热完全气体混合物的热力学特性25

1.5.4 化学平衡准则27

1.6 声速，马赫数29

1.6.1 声速30

1.6.2 马赫数，气流速度范围的划分32

第二章 理想气体运动的基本方程组36

2.1 引言36

2.2 连续性方程——质量守恒方程38

2.2.1 随体观点的积分形式和微分形式38

2.2.2 当地观点的积分形式和微分形式39

2.2.3 直角坐标和曲线坐标中连续性方程的表达式40

2.3 物质导数的变换关系41

2.3.1 微分形式的变换关系41

2.3.2 有限质量系统积分形式的变换关系43

2.4 理想气体的动力学方程44

2.5 动力学方程的几个积分49

2.5.1 含有涡量及压力函数的动力学方程50

2.5.2 拉格朗日（Lagrange）积分51

2.5.3 伯努利（Bernoulli）积分51

2.5.4 欧拉积分53

2.6 理想气体的能量方程55

2.6.1 随体观点的能量方程55

2.6.2 当地观点的能量方程57

2.6.3 克罗柯（Crocco）方程59

2.7 理想气体的基本方程组，初始条件和边界条件59

2.7.1 微分形式的基本方程组60

2.7.2 边界条件和初始条件61

2.7.3 小结62

第三章 气体的一维定常流动67

3.1 引言67

3.2 绝热流和等熵流的基本关系68

3.2.1 能量方程及其特征常数68

3.2.2 量纲一的速度λ70

3.2.3 沿流线的等熵流关系式71

3.2.4 比流量密度和流量公式73

3.3 广义一维定常流的基本方程组75

3.3.1 几个制约因素在基本方程中的数学表示75

3.3.2 广义一维定常流的基本方程组78

3.3.3 流动特性参数的微分关系式79

3.4 气体沿变截面管道的等熵流动81

3.4.1 流动参数与截面面积变化的微分关系82

3.4.2 积分关系式84

3.4.3 喷管的流速与流量的计算85

3.5 定常正激波86

3.5.1 正激波的形成过程简述87

3.5.2 激波的厚度及激波的数学模型87

3.5.3 研究正激波前后气流关系的基本方程88

3.5.4 正激波前后的参数关系89

3.6 拉瓦尔喷管在各种压比下的工况95

3.7 等截面绝热摩擦管流104

3.7.1 摩擦对气流参数的影响104

3.7.2 摩擦管中气流参数的计算106

3.7.3 最大管长和摩擦壅塞108

3.8 等截面加热管流112

3.8.1 加热对气流参数的影响113

3.8.2 气流参数的积分关系式115

3.8.3 热壅塞118

3.8.4 爆震波和缓烧波简介119

3.9 简单添质管流120

3.9.1 添质作用对主流参数的影响121

3.9.2 气流参数的积分关系式122

第四章 膨胀波和斜激波126

4.1 理想气体定常等熵流动的基本方程组126

4.2 普朗特-迈耶膨胀波129

4.3 斜激波135

4.3.1 引言135

4.3.2 斜激波与正激波的关系136

4.3.3 斜激波的基本关系式137

4.3.4 激波极线143

4.3.5 数值表的用法145

4.4 激波、膨胀波的反射和相交147

4.5 计算翼型气动力的激波-膨胀波法和简单波法154

4.6 超声速圆锥轴对称绕流精确解156

第五章 理想气体定常势流的线化方法170

5.1 小扰动线化方程及边界条件，压力系数公式170

5.1.1 小扰动线化方程171

5.1.2 线化的物面边界条件175

5.1.3 线化压力系数177

5.2 沿波形壁的二维流动179

5.2.1 亚声速流动179

5.2.2 超声速流动181

5.2.3 跨声速流动183

5.2.4 沿波形壁亚声速流动和超声速流动的讨论183

5.3 亚声速线化流动的相似法则183

5.3.1 格泰特（G？thert）法则184

5.3.2 普朗特-格劳特法则188

5.4 超声速二维机翼的线化解193

5.4.1 物理模型和数学模型的建立193

5.4.2 解法194

5.4.3 气动力系数197

5.5 小扰动线化方程的基本解201

5.5.1 不可压缩流体的空间无旋基本流动201

5.5.2 亚声速线化方程基本解205

5.5.3 超声速线化方程基本解208

5.6 细长旋成体绕流211

5.6.1 小扰动线化方程，边界条件和压力系数212

5.6.2 亚声速细长体轴对称绕流的源（汇）分布法213

5.6.3 超声速细长体轴对称绕流的源（汇）分布法214

5.7 速度图法217

5.8 卡门-钱学森近似方法221

第六章 定常超声速流动的特征线法227

6.1 特征线理论的一般论述227

6.1.1 数学上特征线的概念227

6.1.2 定常二维超声速流场中特征线的物理意义231

6.2 定常二维超声速无旋流动的特征线法232

6.2.1 控制偏微分方程，特征线和相容关系232

6.2.2 用特征线法计算流场概述238

6.2.3 单元处理过程240

6.2.4 分析已知形状喷管内的流动244

6.2.5 设计超声速风洞喷管247

6.2.6 小结248

6.3 简单波249

6.4 定常二维等熵有旋超声速流动的特征线法253

6.4.1 控制偏微分方程、特征线和相容关系253

6.4.2 数值计算方法256

6.4.3 单元处理过程258

6.4.4 尖头物体零攻角超声速绕流流场的计算261

6.5 定常三维等熵超声速流动的特征线法262

6.5.1 控制偏微分方程组263

6.5.2 特征线方程和相容关系264

6.5.3 定常三维特征线法的简化方法265

6.5.4 维特征线法的实际应用266

附录A 特征线法数值计算的预备知识268

第七章 一维不定常流动270

7.1 控制偏微分方程，特征线方程和相容关系270

7.1.1 一维不定常等熵流动和均熵流动的控制方程270

7.1.2 准一维不定常等熵流动控制方程272

7.1.3 有摩擦、加热和添质效应的广义一维不定常流动控制方程273

7.1.4 特征线方程和相容关系276

7.2 一维不定常均熵流动278

7.2.1 直管中活塞运动引起的扰动278

7.2.2 特征线和黎曼不变量280

7.2.3 简单波282

7.2.4 膨胀波和压缩波的反射和相交286

7.3 有间断面的流动292

7.3.1 一维运动激波293

7.3.2 激波在固壁和开口端的反射297

7.3.3 激波与激波相互作用，接触面299

7.3.4 激波管304

7.4 广义一维不定常流动的特征线法306

7.4.1 正步进法和逆步进法307

7.4.2 单元处理过程308

7.4.3 特征线法在工程上的应用312

7.5 强烈的点爆炸313

第八章 跨声速流动320

8.1 跨声速流动的一般论述320

8.1.1 临界马赫数和临界压力320

8.1.2 翼型和尖头旋成体的跨声速绕流图像322

8.1.3 超声速气体绕钝头体的流动325

8.2 跨声速流动的相似律327

8.2.1 三维薄翼跨声速绕流的相似律327

8.2.2 旋成体轴对称跨声速绕流的相似律331

8.3 喷管喉部的跨声速流动333

8.3.1 确定喉道区流场的近似方法333

8.3.2 喷管喉部型线的确定336

8.3.3 索尔方法的优缺点和喉部跨声速流场分析的其他方法337

8.4 跨声速流动数值解法概述340

8.5 解跨声速薄翼型绕流的混合差分松弛迭代法342

8.6 解定常跨声速流动问题的依赖时间法347

8.6.1 喷管准一维流动348

8.6.2 钝头体超声速绕流350

8.7 超临界翼型及其设计计算的复特征线法354

8.7.1 超临界翼型的气动特性354

8.7.2 超临界翼型的反设计，复特征线法一般介绍358

附录B 有限差分法基本概念361

第九章 高超声速流动引论369

9.1 高超声速流动的特征369

9.2 高超声速流中的斜激波和普朗特－迈耶膨胀波372

9.2.1 斜激波372

9.2.2 普朗特－迈耶膨胀波375

9.3 小扰动理论的高超声速相似律376

9.4 马赫数无关原理380

9.5 牛顿－布泽曼流动理论381

9.6 高温气体的性质384

9.6.1 引言385

9.6.2 振动弛豫过程387

9.6.3 化学反应速率过程388

9.7 非平衡流动、平衡流动和冻结流动390

9.7.1 非平衡流动390

9.7.2 平衡流动391

9.7.3 冻结流动391

9.8 平衡气体的基本流动392

9.8.1 正激波392

9.8.2 普朗特－迈耶膨胀波394

9.9 非平衡气体的基本流动396

9.9.1 正激波后的非平衡流动396

9.9.2 绕凸角的超声速非平衡流动398

习题400

数表430

表1 一维等熵流气动函数表430

表2 正激波前后气流参数表437

表3 斜激波前后气流参数表442

表4 二维超声速等熵流动函数表458

参考文献461

索引467

作者简介472