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現(xiàn)代可壓縮流:以歷史的視角:雙語(yǔ)教學(xué)譯注版(第3版)
本書(shū)涵蓋了經(jīng)典可壓縮流理論、經(jīng)典可壓縮流中的復(fù)雜問(wèn)題和現(xiàn)代可壓縮流的相關(guān)內(nèi)容。全書(shū)共分為三個(gè)部分,第一部分(第1章~第5章)介紹了經(jīng)典可壓縮理論,包括無(wú)粘可壓縮流積分形式控制方程、激波和膨脹波、噴管流等;第二部分(第6章~第10章)介紹了無(wú)粘可壓縮流微分形式控制方程、非定常波運(yùn)動(dòng)、速度勢(shì)方程和線(xiàn)化流動(dòng),以及錐形流等;第三部分(第11章~第17章)介紹了超音速流動(dòng)數(shù)值求解技術(shù)、時(shí)間推進(jìn)技術(shù)、典型的三維超聲速流、跨聲速和高超聲速流,以及高溫氣體特性和基本示例等。本書(shū)可以作為航空航天工程、機(jī)械工程和工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)本科生和第一年研究生教材,也可作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員的參考用書(shū)。
第3版序言
如同前兩版一樣,第3版的目的是:為讀者提供一個(gè)課堂學(xué)習(xí)或者自學(xué)可壓縮流的易懂且有趣的學(xué)習(xí)工具。像在第1版中提到的一樣,本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中,故意使用了一些口語(yǔ)化的表述,目的是為了能夠和讀者交談,并獲得其注意力,使其注意力自始至終在教材中。前兩版的編寫(xiě)思想,如以歷史的視角,同樣延續(xù)到第3版。學(xué)生、教師和實(shí)踐專(zhuān)業(yè)人員對(duì)前兩版表現(xiàn)出極大的贊同。因此,第3版整體上包含了第2版的所有內(nèi)容,僅更新了少數(shù)內(nèi)容。第3版相較于第2版,更新的內(nèi)容如下: 1.在每章的開(kāi)頭增加了預(yù)覽框,可使讀者對(duì)本章即將學(xué)習(xí)內(nèi)容的性質(zhì)和重要性有個(gè)宏觀的認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)預(yù)覽框是為了提高讀者對(duì)于本章內(nèi)容的興趣。同時(shí)提供的本章路線(xiàn)圖可以幫助讀者以更大的視角來(lái)看本章內(nèi)容,從而在瑣碎的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和物理細(xì)節(jié)中發(fā)現(xiàn)本章的思路。 2.更多重點(diǎn)放在可壓縮流的物理機(jī)理上,以增強(qiáng)內(nèi)容的基礎(chǔ)性。 3.為加快對(duì)可壓縮流物理的理解,增加了相當(dāng)數(shù)量的物理機(jī)理的說(shuō)明性例子。 4.鑒于計(jì)算流體力學(xué)(CFD)持續(xù)在可壓縮流研究的各個(gè)方面承擔(dān)重要的角色,第3版加強(qiáng)了CFD的內(nèi)容。本書(shū)不是一本關(guān)于CFD的教材,但是為了加強(qiáng)對(duì)可壓縮流基礎(chǔ)的理解,本書(shū)在必要的程度上單獨(dú)討論了CFD內(nèi)容。 5.在原有課后練習(xí)的基礎(chǔ)上,增加了新的習(xí)題。McGraw-Hill提供了一個(gè)關(guān)于課后習(xí)題的答案手冊(cè)。 6.與新加入的內(nèi)容一起,增加了一些新的插圖和照片。本書(shū)可作為高年級(jí)本科生和第一年研究生的可壓縮流學(xué)習(xí)教材。所有章節(jié)大體上可以分為三部分,指導(dǎo)教師可以根據(jù)需要組成一個(gè)課程: 1.第1~第5章組成了經(jīng)典可壓縮流的核心,包含有激波、膨脹波和噴管流等。這些章節(jié)的推導(dǎo)主要是代數(shù)形式的。 2.第6~第10章針對(duì)經(jīng)典可壓縮流中稍微復(fù)雜的問(wèn)題,數(shù)學(xué)推導(dǎo)主要是偏微分方程。 3.第11~第17章涉及可壓縮流中更現(xiàn)代的內(nèi)容,比如,使用計(jì)算流體力學(xué)方法學(xué)習(xí)可壓縮流更復(fù)雜的現(xiàn)象,以及高溫氣體的一般特征。總的來(lái)說(shuō),本書(shū)為21世紀(jì)的學(xué)生提供一本平衡了經(jīng)典和現(xiàn)代可壓縮流知識(shí)的教材。 特別感謝為第3版的出版付出辛苦努力的人們: 1.我的學(xué)生,以及世界各地的學(xué)生和讀者,對(duì)前兩版教材提供了熱情的反饋,為我?guī)?lái)作為一個(gè)工程教育工作者的終極樂(lè)趣。 2.我的家庭,為提供了作為丈夫、父親和祖父的終極樂(lè)趣。 3.我在馬里蘭大學(xué)、國(guó)家航空航天博物館、世界各地的其他學(xué)術(shù)和研究機(jī)構(gòu),以及工業(yè)部門(mén)的同事,幫助拓展了我的視野。 4.SusanCunningham,作為我的打字員,在補(bǔ)充手稿準(zhǔn)備方面做了卓越的工作。 最后,可壓縮流是個(gè)令人興奮的學(xué)科——令人興奮地學(xué)習(xí),令人興奮地教學(xué),令人興奮地著述。本書(shū)的目的也是為了使讀者感到興奮,并使可壓縮流的學(xué)習(xí)是一種享受。因此,本書(shū)的作者如此說(shuō):讀下去,并樂(lè)在其中吧! 第1版序言: 本書(shū)旨在為讀者提供一個(gè)課堂學(xué)習(xí)或者自學(xué)可壓縮流的工具。在編寫(xiě)過(guò)程中,作者故意使用了一些口語(yǔ)化的表述,目的是為了能夠和讀者交談,并獲得其注意力,使其注意力自始至終在教材中。本書(shū)可以作為航空航天工程、機(jī)械工程和工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)本科生及第一年研究生的教材,也可以為希望從現(xiàn)代的視角獲得可壓縮流全貌的實(shí)踐工程師提供參考。另外,由于可壓縮流的基本原理和結(jié)果實(shí)際上需要涉及所有的物理科學(xué),本書(shū)對(duì)所有的工程師都有所幫助,包括物理學(xué)家和化學(xué)家。這是一本關(guān)于現(xiàn)代可壓縮流的書(shū)。關(guān)于“現(xiàn)代”這個(gè)詞的廣泛的定義,在1.6節(jié)給出。大體上說(shuō),本書(shū)包含了在過(guò)去的兩個(gè)世紀(jì)內(nèi)發(fā)展的經(jīng)典可壓縮流的基礎(chǔ)知識(shí),同時(shí)還有在過(guò)去的幾十年里發(fā)展的兩個(gè)重要的新方向,即: 1.現(xiàn)代計(jì)算流體力學(xué):高速計(jì)算機(jī)的發(fā)展為流體機(jī)理分析帶來(lái)革命性變化,并使此前認(rèn)為棘手的問(wèn)題解決成為可能。今天可壓縮流的學(xué)習(xí)必須將這些數(shù)值方法作為可壓縮流不可或缺的部分;這也是本書(shū)的一個(gè)方面。例如,讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)關(guān)于有限差分技術(shù)的冗長(zhǎng)的討論,包括在一些重要應(yīng)用中創(chuàng)造過(guò)奇跡的時(shí)間推進(jìn)技術(shù)。 2.高溫流�,F(xiàn)代可壓縮流經(jīng)常包含高速空氣動(dòng)力學(xué)、燃燒和能量轉(zhuǎn)換,所有這些在高溫氣體流動(dòng)中占有支配性位置。因此,這些高溫效應(yīng)必須包含在可壓縮流的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)中,這是本書(shū)的另一個(gè)方面。例如,讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)關(guān)于平衡和非平衡流的廣泛介紹,以及在一些基本問(wèn)題中的應(yīng)用,如激波和噴管流。簡(jiǎn)言之,今天的現(xiàn)代可壓縮流是經(jīng)典分析和計(jì)算技術(shù)、高溫氣體效應(yīng)的混合體。本書(shū)的目的之一就是提供對(duì)于可壓縮流的現(xiàn)代視角的理解,以將經(jīng)典可壓縮流中的重要內(nèi)容和現(xiàn)代計(jì)算流體技術(shù)和高溫氣體動(dòng)力學(xué)關(guān)聯(lián)起來(lái)。從這個(gè)意義上講,本書(shū)的處理有些特別:這代表將和經(jīng)典可壓縮流有實(shí)質(zhì)性的偏離。但是同時(shí),本書(shū)詳細(xì)地討論了可壓縮流的經(jīng)典基礎(chǔ)及其重要的物理含義。實(shí)際上,只要你瀏覽一下本書(shū)的目錄就會(huì)發(fā)現(xiàn),前半部分是非常經(jīng)典的內(nèi)容。從第1章至第7章,加上其他章節(jié)的部分內(nèi)容,就可以組成一個(gè)高年級(jí)本科生一個(gè)學(xué)期的課程。本書(shū)的第二部分就有了“現(xiàn)代”特點(diǎn)。整本書(shū)組成完整的高年級(jí)本科生和第一年研究生一個(gè)學(xué)年的教學(xué)內(nèi)容。 本書(shū)的另一個(gè)特色是其包含的可壓縮流的歷史視角。作者確信,對(duì)于現(xiàn)代技術(shù)相關(guān)的歷史背景和傳統(tǒng)的了解,是工程教育不可分割的一部分。絕大多數(shù)的工程專(zhuān)業(yè)人員和學(xué)生缺少這種歷史的知識(shí)和了解,本書(shū)嘗試添補(bǔ)這種空白。例如,本書(shū)闡述了超聲速?lài)姽苁呛稳�、在何種情形下發(fā)展的,可壓縮流的現(xiàn)代方程在過(guò)去的幾個(gè)世紀(jì)里如何發(fā)展的,伯努利、歐拉、亥姆霍茲、蘭金、普朗特、布塞曼、葛勞渥等都是什么人,以及他們對(duì)可壓縮流的現(xiàn)代科學(xué)做出了何種貢獻(xiàn)?按照這個(gè)思路,本書(shū)延續(xù)了作者此前完成一本書(shū)的寫(xiě)作傳統(tǒng)(《飛行導(dǎo)論:工程和歷史》1978,McGraw-Hill公司,紐約),即同時(shí)包含了歷史摘記和工程內(nèi)容。每章的最后給出了課后習(xí)題。這些習(xí)題通常比較簡(jiǎn)單,主要是讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的內(nèi)容有實(shí)際理解。 為了保持合理而可接受的篇幅,本書(shū)沒(méi)有涉及跨聲速和黏性流部分。但是最好在掌握了本書(shū)的基礎(chǔ)內(nèi)容后,學(xué)習(xí)一下上述內(nèi)容。本書(shū)是1973年開(kāi)始在馬里蘭大學(xué)教授研究生一年級(jí)可壓縮流課程的產(chǎn)物。這些年來(lái),許多學(xué)生敦促作者將課堂筆記整理成書(shū)。本人無(wú)法無(wú)視這種鼓勵(lì),因此就產(chǎn)生了這本書(shū)。因此,本書(shū)某種程度上是獻(xiàn)給我所有的學(xué)生的,由于他們,我獲得了教學(xué)和工作的快樂(lè)。 本書(shū)也要獻(xiàn)給我的妻子Sarah-Allen,及我的兩個(gè)女兒Katherine和Elizabeth,因?yàn)槲义e(cuò)過(guò)了大量的作為丈夫和父親的時(shí)間。他們的理解非常重要,這里我要再次說(shuō)感謝。另外,還有一直做幕后工作的EdnaBrothers和SueOsborn,他們以極大的奉獻(xiàn)精神輸完手稿。還有,作者希望感謝史密斯國(guó)家航空航天博物館館長(zhǎng)RichardHallion博士,其有益的意見(jiàn)和持續(xù)開(kāi)放的博物館為我的歷史研究提供了廣泛的檔案。 ……
小約翰·D·安德森,1937年10月1日出生于賓夕法尼亞州的藍(lán)卡特市。1959年以?xún)?yōu)異的成績(jī)畢業(yè)于佛羅里達(dá)州大學(xué),獲得航空工程學(xué)士學(xué)位。
1959~1962年,他作為隨軍任務(wù)科學(xué)家在萊特·帕特森空軍基地航空航天實(shí)驗(yàn)室工作。1962~1966年,他進(jìn)入俄亥俄州立大學(xué)學(xué)學(xué),并在美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)和NASA獎(jiǎng)學(xué)金的資助下,攻讀航空航天工程學(xué)博士學(xué)位。1966年,他加入美國(guó)海軍軍械實(shí)驗(yàn)室,任高超聲速研究組的首席科學(xué)家。1973年他成為馬里蘭大學(xué)航空航天工程系系主任,并自1980年起在那里任教授,1982年獲得該校“杰出學(xué)者/教授”稱(chēng)號(hào)。在馬里蘭大學(xué),他還于1993年被聘為自然科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)委員會(huì)全職教員,并在1996年被聘為歷史系教員。1996年,他被授予“格倫·L·馬丁航空航天工程教育杰出教授”稱(chēng)號(hào)。1999年,他從馬里蘭大學(xué)退休,并獲“榮譽(yù)退休教授”稱(chēng)號(hào)。他目前是史密斯學(xué)會(huì)美國(guó)國(guó)家航空航天博物館空氣動(dòng)力學(xué)館的館長(zhǎng)。 安德森博士出版了8本專(zhuān)著(Mcgraw-hillEducation(MHE)出版了其中6本。我國(guó)航空工業(yè)出版社已從MHE引進(jìn)或計(jì)劃引進(jìn)5本,包括《空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)》(2014年2月出版)、《現(xiàn)代可壓縮流:以歷史的視角》(2017年6月出版)、《飛行導(dǎo)論》(2017年11月出版)、《計(jì)算流體力學(xué)》(2017年11月出版)、《飛行器性能與設(shè)計(jì)》(計(jì)劃)),發(fā)表了120多篇論文。安德森博士被收入《美國(guó)名人錄》。他是美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)(AIAA)榮譽(yù)會(huì)員、倫敦英國(guó)皇家航空學(xué)會(huì)會(huì)員。1988年,他被選為AIAA教育委員會(huì)副主席。1989年,他獲得美國(guó)工程教育學(xué)會(huì)和AIAA聯(lián)合頒發(fā)的JohnLelandAtwood獎(jiǎng),以表彰他“對(duì)航空航天工程教育的貢獻(xiàn)所產(chǎn)生的yongjiu性的影響”。1995年,他被授予AIAA航空航天文獻(xiàn)獎(jiǎng),以表彰其“在航空航天工程領(lǐng)域編寫(xiě)了因易讀、表述清晰且包括歷史內(nèi)容而在世界范圍內(nèi)引起廣泛贊譽(yù)的本科生和研究生教材”。1996年,他被選為AIAA出版委員會(huì)副主席。2000年,他被AIAA授予航天學(xué)“馮·卡門(mén)講師”榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。從1987年至今,安德森博士一直是Mcgraw-HillEducation航空航天工程系列叢書(shū)的資深顧問(wèn)編輯。
第1章 可壓縮流——?dú)v史和引述……1
1.1 歷史里程碑……………………………9 1.2 可壓縮流定義…………………………12 1.3 流態(tài)分類(lèi)………………………………15 1.4 熱力學(xué)簡(jiǎn)單回顧………………………19 1.5 物體上的氣動(dòng)力………………………33 1.6 現(xiàn)代可壓縮流…………………………36 1.7 小結(jié)……………………………………38 作業(yè)……………………………………38 第2章 無(wú)黏流動(dòng)積分形式守恒方程…41 2.1 原理……………………………………43 2.2 方法……………………………………43 2.3 連續(xù)方程………………………………45 2.4 動(dòng)量方程………………………………46 2.5 短評(píng)……………………………………49 2.6 能量方程………………………………50 2.7 最終短評(píng)………………………………53 2.8 動(dòng)量方程的應(yīng)用:噴氣推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)推力……………………………………54 2.9 小結(jié)……………………………………63 作業(yè)……………………………………64 第3章 一維流動(dòng)………………………65 3.1 介紹……………………………………67 3.2 一維流動(dòng)方程…………………………71 3.3 聲速和馬赫數(shù)…………………………74 3.4 流動(dòng)參數(shù)的方便定義…………………77 3.5 能量方程的其他形式…………………78 3.6 正激波關(guān)系式…………………………86 3.7 許貢紐方程……………………………98 3.8 一維加熱流…………………………102 3.9 一維有摩擦流………………………111 3.10 歷史摘記:聲波和激波…………117 3.11 小結(jié)………………………………121 作業(yè)………………………………124 第4章 斜激波和膨脹波……………127 4.1 介紹…………………………………129 4.2 斜波根源……………………………131 4.3 斜激波關(guān)系式………………………133 4.4 繞尖楔和圓錐的超聲速流…………145 4.5 激波極線(xiàn)……………………………149 4.6 激波在固壁上的規(guī)則反射…………152 4.7 關(guān)于超聲速流經(jīng)過(guò)多波系的討論…157 4.8 壓力—偏轉(zhuǎn)角曲線(xiàn)…………………158 4.9 異側(cè)激波的相交……………………159 4.10 同側(cè)激波的相交…………………161 4.11 馬赫反射…………………………163 4.12 鈍頭體前的脫體激波……………165 4.13 三維激波…………………………166 4.14 普朗特-邁耶膨脹波……………167 4.15 激波-膨脹波理論………………174 4.16 歷史摘記:普朗特對(duì)超聲速流的早期研究和普朗特-邁耶理論的起源183 4.17 小結(jié)………………………………186 作業(yè)………………………………187 第5章 準(zhǔn)一維流……………………191 5.1 介紹…………………………………195 5.2 控制方程……………………………196 5.3 面積—速度關(guān)系式…………………199 5.4 噴管…………………………………202 5.5 擴(kuò)壓器………………………………218 5.6 波在自由面上的反射………………226 5.7 小結(jié)…………………………………228 5.8 歷史摘記:拉瓦爾傳略……………228 5.9 歷史摘記:斯托多拉和首次定形性的超聲速?lài)姽茉囼?yàn)……………………230 5.10 小結(jié)………………………………232 作業(yè)………………………………234 第6章 無(wú)黏流動(dòng)微分形式守恒方程239 6.1 介紹…………………………………241 6.2 微分形式守恒方程…………………242 6.3 實(shí)質(zhì)導(dǎo)數(shù)……………………………244 6.4 非守恒型微分方程…………………247 6.5 熵方程………………………………253 6.6 克羅科定理:可壓縮流熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的關(guān)系………………………254 6.7 歷史摘記:守恒方程的早期發(fā)展…256 6.8 歷史摘記:萊昂哈德·歐拉生平簡(jiǎn)介…………………………………258 6.9 小結(jié)…………………………………260 第7章 非定常波運(yùn)動(dòng)………………261 7.1 介紹…………………………………263 7.2 運(yùn)動(dòng)的正激波………………………266 7.3 反射激波……………………………273 7.4 波傳播的物理畫(huà)面…………………277 7.5 聲學(xué)理論基本要點(diǎn)…………………279 7.6 有限(非線(xiàn)性)波…………………285 7.7 入射和反射膨脹波…………………291 7.8 激波管關(guān)系式………………………297 7.9 有限壓縮波…………………………298 7.10 小結(jié)………………………………300 作業(yè)………………………………300 第8章 一般守恒方程的再討論:速度勢(shì)方程…………………303 8.1 介紹…………………………………304 8.2 無(wú)旋流動(dòng)……………………………304 8.3 速度勢(shì)方程…………………………308 8.4 歷史摘記:流體旋轉(zhuǎn)和速度勢(shì)思想的起源…………………………312 第9章 線(xiàn)化流動(dòng)……………………315 9.1 介紹…………………………………317 9.2 線(xiàn)化速度勢(shì)方程……………………318 9.3 線(xiàn)化壓力系數(shù)………………………322 9.4 線(xiàn)化亞聲速流動(dòng)……………………324 9.5 改進(jìn)的壓縮性修正…………………333 9.6 線(xiàn)化超聲速流………………………335 9.7 臨界馬赫數(shù)…………………………342 9.8 小結(jié)…………………………………348 9.9 歷史摘記:1935年沃特會(huì)議——現(xiàn)代可壓縮流的開(kāi)始及其前后相關(guān)事件…349 9.10 歷史摘記:普朗特小傳…………354 9.11 歷史摘記:葛勞渥小傳…………357 9.12 小結(jié)………………………………358 作業(yè)………………………………360 第10章 錐形流………………………363 10.1 介紹………………………………364 10.2 錐形流的物理形態(tài)………………366 10.3 定量公式(仿照特勒和麥科爾的方法)………………………………366 10.4 數(shù)值求解步驟……………………371 10.5 繞圓錐的超聲速流的物理形態(tài)…372 作業(yè)………………………………375 第11章 定常超聲速流的數(shù)值技術(shù)…377 11.1 計(jì)算流體力學(xué)簡(jiǎn)介………………380 11.2 特征線(xiàn)法思想……………………383 11.3 特征線(xiàn)的確定:二維無(wú)旋流……386 11.4 相容方程的確定…………………391 11.5 單元過(guò)程…………………………392 11.6 影響域和依賴(lài)域…………………396 11.7 超聲速?lài)姽茉O(shè)計(jì)…………………397 11.8 軸對(duì)稱(chēng)無(wú)旋流動(dòng)的特征線(xiàn)方法…403 11.9 有旋(非等熵和非絕熱)流動(dòng)的特征線(xiàn)方法………………………407 11.10 特征線(xiàn)的三維方法………………409 11.11 有限差分介紹……………………411 11.12 麥科馬克方法……………………417 11.13 邊界條件…………………………418 11.14 穩(wěn)定性判據(jù):CFL判據(jù)…………420 11.15 激波捕捉法和激波裝配法:守恒和非守恒方程………………………422 11.16 在航天飛機(jī)上應(yīng)用特征線(xiàn)法與有限差分法求解結(jié)果的比較…………423 11.17 歷史摘記:特征線(xiàn)方法在超聲速流動(dòng)中的首次實(shí)際應(yīng)用…………426 11.18 小結(jié)………………………………428 作業(yè)………………………………429 第12章 時(shí)間推進(jìn)技術(shù):在超聲速鈍頭體和噴管上的應(yīng)用………431 12.1 定常流動(dòng)時(shí)間推進(jìn)求解思想簡(jiǎn)介434 12.2 穩(wěn)定性判據(jù)………………………440 12.3 鈍頭體問(wèn)題——定性特征和限制特征線(xiàn)……………………………441 12.4 牛頓理論…………………………443 12.5 鈍頭體問(wèn)題的時(shí)間推進(jìn)求解……445 12.6 鈍頭體流場(chǎng)結(jié)果…………………450 12.7 二維噴管流動(dòng)的時(shí)間推進(jìn)求解…453 12.8 時(shí)間推進(jìn)技術(shù)的其他方面:人工黏性…………………………455 12.9 歷史摘記:牛頓正弦平方定律——深入討論…………………………458 12.10 小結(jié)………………………………460 作業(yè)………………………………461 第13章 三維流動(dòng)……………………463 13.1 介紹………………………………464 13.2 有迎角錐流:定性方面…………466 13.3 有迎角錐流:定量方面 ………474 13.4 有迎角的鈍頭體…………………484 13.5 停滯流線(xiàn)和最大熵流線(xiàn)…………494 13.6 評(píng)論和小結(jié)………………………495 第14章 跨聲速流……………………497 14.1 介紹………………………………500 14.2 跨聲速流的一些物理屬性………501 14.3 跨聲速流的理論特性:跨聲速相似性……………………………505 14.4 小擾動(dòng)速度勢(shì)方程求解:穆曼-科爾法……………………510 14.5 全速勢(shì)方程數(shù)值求解……………516 14.6 歐拉方程數(shù)值求解………………525 14.7 歷史摘記:跨聲速飛行——發(fā)展、挑戰(zhàn)、失敗和成功…532 14.8 小結(jié)和評(píng)論………………………544 第15章 高超聲速流…………………547 15.1 介紹………………………………549 15.2 什么是高超聲速流………………550 15.3 高超聲速激波關(guān)系式……………555 15.4 當(dāng)?shù)乇砻鎯A角法:牛頓理論……559 15.5 馬赫數(shù)無(wú)關(guān)性……………………565 15.6 高超聲速小擾動(dòng)方程……………570 15.7 高超聲速相似性原理……………574 15.8 計(jì)算流體力學(xué)應(yīng)用于高超聲速:一些評(píng)論…………………………581 15.9 小結(jié)和最終評(píng)論…………………583 第16章 高溫氣體性質(zhì)………………585 16.1 介紹………………………………587 16.2 氣體的微觀描述…………………590 16.3 計(jì)算給定宏觀態(tài)的微觀態(tài)數(shù)……598 16.4 最大概率宏觀態(tài)…………………600 16.5 極限情形:玻耳茲曼分布………602 16.6 依據(jù)配分函數(shù)計(jì)算熱力學(xué)屬性…604 16.7 依據(jù)T和V計(jì)算配分函數(shù)………606 16.8 單組分氣體熱力學(xué)性質(zhì)的實(shí)際計(jì)算………………………………610 16.9 平衡常數(shù)…………………………614 16.10 化學(xué)平衡——定性討論…………618 16.11 平衡態(tài)化學(xué)組分的實(shí)際計(jì)算……619 16.12 平衡氣體混合物的熱力學(xué)參數(shù)…621 16.13 非平衡系統(tǒng)介紹…………………628 16.14 振動(dòng)速率方程……………………629 16.15 化學(xué)反應(yīng)速率方程………………635 16.16 高溫氣體中的化學(xué)非平衡………639 16.17 化學(xué)非平衡小結(jié)…………………641 16.18 本章小結(jié)…………………………641 作業(yè)………………………………643 第17章 高溫流:基本示例…………645 17.1 局部熱力學(xué)平衡和化學(xué)平衡介紹………………………………647 17.2 平衡正激波流……………………648 17.3 平衡準(zhǔn)一維噴管流………………653 17.4 凍結(jié)流和平衡流:比熱容………659 17.5 平衡聲速…………………………664 17.6 關(guān)于使用γ=cp/cv…………………668 17.7 非平衡流:組元連續(xù)方程………669 17.8 振動(dòng)非平衡速率方程……………672 17.9 非平衡流控制方程小結(jié)…………672 17.10 非平衡正激波流…………………674 17.11 非平衡準(zhǔn)一維噴管流……………680 17.12 小結(jié)………………………………688 作業(yè)………………………………689 附錄A 表A.1 等熵流函數(shù)表…………………691 表A.2 正激波參數(shù)表…………………696 表A.3 一維加熱流……………………700 表A.4 一維有摩擦流…………………705 表A.5 普朗特-邁耶函數(shù)和馬赫角…710 附錄B 計(jì)算流體力學(xué)的例證和練習(xí)…712 B.1 方程…………………………………712 B.2 中間數(shù)值結(jié)果:開(kāi)始數(shù)次迭代……725 B.3 最終數(shù)值結(jié)果:定常解……………730 B.4 小結(jié)…………………………………741 B.5 等熵噴管流——亞聲速/超聲速 (非守恒型)…………………………741 參考文獻(xiàn)………………………………745 索引……………………………………751
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