目录
前言
章 气动模型和气体流动方程 1
1.1 气动模型概述 1
1.2 维动的气体动力学方程和设 7
1.2.1 动量守恒定律 8
1.2.2 能量守恒定律 9
1.3 状态方程 11
1.4 若干分子动力学理论知识 18
1.5 熵和热力学第二定律 24
1.6 声速 27
1.7 流体和气体运动的积分方程：一个简单的例子 32
1.7.1 质量守恒定律 33
1.7.2 动量守恒定律 33
1.7.3 能量方程 33
1.8 流体介质运动学的若干问题：向量微分算子 39
1.8.1 粒子轨迹和流线 39
1.8.2 旋度和变形率 40
1.8.3 矢量散度 44
1.8.4 向量对的散度 46
1.9 气体动力学微分方程 46
1.9.1 质量守恒或连续方程 46
1.9.2 动量方程：黏应力场 47
1.9.3 能量方程 48
1.10 牛顿流体和气体的流变模型 50
1.11 初始条件和边界条件55
1.11.1 边界条件 56
1.11.2 气体动力学问题解的存在和专享 57
1.12 气体动力学的相似和建模 58
1.12.1 种方法：无黏理想气体 58
1.12.2 第二种方法：相似理论 59
1.1. 真实气体 62
1.12.4 定流 62
1.12.5 重液体中的物体运动 63
1.12.6 自相似问题 64
1.13 曲线坐标系：欧拉方程 64
1.13.1 算子 65
1.13.2 圆柱坐标系 66
1.13.3 球坐标系 67
1.13.4 平面和轴对称流动的贴体坐标系 68
1.13.5 一般坐标系 70
1.14 曲线坐标中的Navier-Stokes方程 72
1.15 湍流流动 75
1.16 黏和非黏流动模型 78
第2章 无黏气体动力学：一般问题和简单解 81
2.1 流函数、势和涡 81
2.1.1 旋度和速度环量 82
2.1.2 速度势 84
2.2 气体动力学方程积分 85
2.2.1 定常绝热流动 86
2.2.2 正压气体的绝热势流 87
. 一维稳态流动 90
..1 一般方程和马赫数的作用 90
..2 拉伐尔喷管：等熵流动 92
.. 热喷流 95
..4 变流量喷管 95
2.4 气体动力学线方程 96
2.5 声波传播 99
2.6 非线效应：膨胀扇和激波 102
2.7 定常细长体绕流：相似律 104
2.7.1 相似律 106
2.7.2 定比拟 109
2.8 超声速流动中的细长体 110
2.8.1 平面流动 110
2.8.2 轴对称问题 112
2.9 细长体亚声速绕流 116
2.10 圆柱、球和不可压缩绕流体 1
2.11 驻点和奇异线 128
2.11.1 平面有旋和无旋流 128
2.11.2 轴对称流动 129
2.11.3 两对称平面 130
2.11.4 正压梯度驻点 131
2.11.5 不可压缩楔形绕流 132
2.11.6 奇异面和奇异线 133
2.12 亚声速流动作用力 134
2.13 空气动力学特 139
2.14 物体加速运动 142
第3章 激波 145
3.1 引言：问题的公式表达 145
3.2 黏气体中的激波结构 147
3.3 接近气体中的正激波149
3.4 标准气体中激波 155
3.5 斜激波 162
3.6 穿过激波的损失 170
3.7 活塞和楔形体问题 173
3.7.1 线近似和二次近似 174
3.7.2 薄激波层的高超声速近似：牛顿公式 176
第4章 特征线理论 180
4.1 问题的数学模型 180
4.2 一维定流动 184
4.3 二维定常流动 190
4.4 三维流动 196
4.5 简单波 199
4.6 膨胀波和压缩波特 203
4.6.1 膨胀波 203
4.6.2 压缩波 206
4.7 在非均匀介质中扰动的传播 208
4.7.1 连续介质中的波 208
4.7.2 旋涡流动中的短波 209
4.7.3 激波/接触间断的相互作用 211
4.7.4 来自声速线的扰动反 214
4.7.5 在回流点后的流动 214
4.8 声波和激波的相互作用 215
4.9 任意间断的破碎 219
4.9.1 不规则激波相互作用 225
4.10 薄层中的扰动 227
4.11 激波阵面方程 1
4.12 异常介质中的波
第5章 混合（亚声速–超声速）流 240
5.1 混合流的形成 240
5.2 跨声速冯·卡门方程和恰普雷金方程 242
5.3 气体动力学问题的控制方程 247
5.3.1 超声速流动 248
5.3.2 亚声速流动 250
5.3.3 跨声速流动 251
5.4 钝体的超声速绕流 251
5.5 喷管和流 256
5.5.1 超声速流 258
5.5.2 亚声速流 260
5.5.3 流与障碍物的相互作用 260
5.6 亚声速凸角绕流 261
5.7 扰动与亚声速区域的相互作用 264
5.8 定常解的存在 268
第6章 自相似解和解群 270
6.1 基本概念 270
6.2 不可压缩流中的锥体 271
6.3 一些跨声速问题 274
6.4 超声速流动中的锥体 277
6.5 锥形流动 282
6.6 攻角下的锥体 285
6.7 超声速流中的薄三角翼 291
6.8 强波 296
6.9 真实气体中的 303
6.10 自相似时变耗散流 305
第7章 强激波流动 316
7.1 高超声速稳定和可压缩激波层 316
7.2 布斯曼公式和牛顿公式 322
7.3 钝体：相似律 330
7.4 气动特 332
7.5 有限解：自由层 340
7.6 活塞问题 345
7.7 驻点附近的级数截断法 348
7.8 钝体对称轴附近的等密度流 352
7.9 沿对称轴的变密度流 358
7.10 三维薄激波层 362
7.11 锥体对称平面附近的流动 367
7.12 在高超声速流动中的流 372
7.13 退化激波层方程 375
第8章 尖薄体高超声速绕流 381
8.1 非线理论的特征 381
8.2 基本方程：时变类比 383
8.3 积分守恒定律的类比 387
8.4 相似律 389
8.5 薄翼绕流 392
8.6 大攻角下的薄体绕流 395
8.7 定流动：曲面体法则 398
第9章 钝薄体绕流 406
9.1 钝薄体绕流的一般模式 406
9.2 相似律和类比 409
9.3 高熵层在真实气体效应中的作用 415
9.4 钝锥绕流 417
9.5 有攻角的旋转体 426
9.6 钝前缘翼 435
9.7 钝头机翼 439
9.8 钝体三维涡层的一些质 442
9.9 流经偏航圆柱体的非均匀高超声速流动 446
0章 松弛气体的物理化学模型450
10.1 问题的描述 450
10.2 松弛介质模型的基本设 450
10.3 气体混合物的状态方程 454
10.4 松弛方程与极限流态 459
10.5 气体成分和基本反应 464
10.6 熵和平衡条件 467
10.7 内部自由度的平衡：玻尔兹曼分布 474
10.8 化学反应平衡与气体组成 479
10.9 化学反应速率 483
10.10 复杂系统的弛豫过程 485
10.11 松弛反应的相互作用 489
10.12 温度的弛豫过程 493
10.13 结论 495
1章 非平衡气体流动 497
11.1 非平衡气体流动方程 497
11.2 极限流区 499
11.2.1 冻结流 500
11.2.2 平衡流 500
11.. 极限流动的等熵 502
11.2.4 准稳态解 503
11.3 极限声速及其等级 504
11.4 非平衡气体中扰动的传播速度 509
11.5 激波和松弛区 511
11.5.1 高超声速激波 513
11.5.2 非平衡激波 517
11.6 非平衡态气体中的短波和弱激波 517
11.7 衡流动和黏松弛比拟 522
11.8 松弛介质中稳态波的一般理论 531
11.9 二元相似律 540
11.10 流过物体的非平衡流 542
11.10.1 通过带有附加激波的尖锐物体的流动 543
11.10.2 超高声速流动中的薄激波层 543
11.10.3 钝头体驻点 545
11.10.4 球体和细长球型钝锥（θ=10°） 548
11.10.5 非平衡高超声速中的物体 554
11.11 喷流和流：硬化效应 555
11.12 热稀疏波 558
11.13 升华波 564
2章 黏流动和边界层 569
12.1 黏耗散气体流动的边界条件和运动方程 569
12.2 Navier-Stokes方程的准确解 573
12.2.1 一般形式Uδ=cxm 580
1. 抛物化的不可压Navier-Stokes方程 580
12.4 不可压流动的平板边界层
本书是一本现代气体动力学手册，重点是超声速流动、特别是高超声速流动。本书主题包括两个：无粘气体动力学和粘气体动力学。无粘气体动力学的阐述几乎贯穿整个专著，粘流动理论仅在应用于高空大气中的高超声速飞行时进行了主要概述。伴随着高温的高超声速飞行，通常会发生各种物理和化学反应过程,比如离解、电离、辐；他们背后的原因正是本书主要讲述的气体--真实气体。该书围绕气体动力学方程的基本体系设想、构造有特定功能的附加方程，从而构建真实气体流动的一般气体动力学理论。作者试图避免繁琐的近似方法，通过参考一些简单、可分析的例子、应用相似律和渐近分析方法，让读者了解一般模式的思想、典型流动特征以及这些流动的真实气体效应。
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