空气动力学基础最新版本

飞行器适航工程系吴江浩空气动力学基础教材：1. 钱翼稷编著《空气动力学》2. 陈再新等编著《空气动力学》3. 吴子牛编著《空气动力学》主讲：交通科学与工程学院吴江浩Email：buaawjh@飞行器适航工程系吴江浩学习本课的几点要求•认真听讲，适当笔记-------空气动力学绝不是一门仅仅依靠自学和期末的几周突击就能学好的课程（提供课件）•积极思考，及时消化-------空气动力学概念多、方法新、公式多和大，但都具有明确的物理意义和实际的工程应用背景，需要紧密结合物理含义、运用数理基础和力学知识，认真消化吸收，完全能够很好掌握•回答随机提问；注意章末重点；每章必要时做简单测验；及时进行答疑；认真完成作业；平时成绩为出勤和作业。

•(课代表、答疑、交作业)课程结构飞行器适航工程系吴江浩一、空气动力学基本原理二、飞机空气动力学原理与应用三、飞行载荷与适航绪论飞行器适航工程系吴江浩一、几个基本的空气动力学问题二、空气动力学的研究对象三、空气动力学的发展进程简介四、空气动力学的发展新方向五、空气动力学的分类与研究方法一、几个基本的空气动力学问题飞行器适航工程系吴江浩人类虽然生活在流体环境中，但对一些流体运动现象却缺乏认识，比如：高尔夫球1. ：表面光滑还是粗糙？2. ：来自前部还是后部？汽车阻力机翼升力3. ：来自下部还是上部？飞行器适航工程系吴江浩后来发现表面有很多划痕的旧球反而飞得更远。

这个谜直到世纪建立流体力学边界层理论后才解开。

20光滑的球表面有凹坑的球飞行器适航工程系吴江浩当时人们认为汽车高速前进时的阻力主要来自车前部对空气的撞击。

飞行器适航工程系吴江浩实际上，汽车阻力主要取决于后部形成的尾流。

飞行器适航工程系吴江浩目前在汽车外形设计中，流体力学性能研究已占主导地位，合理的外形使汽车具有更好的动力学性能和更低的耗油率。

飞行器适航工程系吴江浩20世纪30年代起，人们开始运用流体力学原理，改进了汽车的尾部形状，出现了甲壳虫型，阻力系数下降至0.6。

空气动力学基础（教学重点）绪论（1学时）第一章,,,,,,,,,,流体静力学（5学时）1、掌握连续介质假设的概念、意义和条件；2、了解掌握流体的基本物理属性，尤其是易流性、粘性、压缩性等属性的物理本质和数学表达；3、掌握流体力学中作用力的分类和表达、静止流体中压强的定义及其特性；4、初步掌握静止流体微团的力学分析方法，重点掌握流体平衡微分方程的表达及其物理意义；5、在流体平衡微分方程的应用方面，掌握重力场静止液体中的压强分布规律，重点掌握标准大气问题。

第二章,,,,,流体运动学与动力学基础（12学时）1、了解两种描述流场的方法的区别与特点，重点掌握欧拉法下加速度的表达和意义2、掌握流体微团的几种变形和运动及其数学表达，掌握流体微团的运动分解与刚体运动的异同；3、了解系统分析方法与控制体分析方法的区别与联系，了解雷诺输运方程的表达及意义；4、空气动力学基本方程是本章重点，积分形式方程要掌握质量方程、动量方程和能量方程的表达和意义，并会用它们解决实际工程问题；微分形式方程要重点掌握连续方程、欧拉方程和能量方程的表达和意义；掌握微元控制体分析方法；掌握伯努利方程的表达、意义、条件和应用；5、重点需要掌握的概念：流线、流量、散度、旋度、位函数、流函数、环量与涡的表达、意义及其相互之间的关系；第3章,,,,,,,,,,低速平面位流（6学时）3．1,,,,,,,,,,平面不可压位流的基本方程及其边界条件二维流动不可压无旋流动的基本方程是位函数满足的拉普拉斯方程不穿透条件（可滑移条件）拉普拉斯方程的叠加原理，速度也可叠加，压强不可叠加流函数也满足拉普拉斯方程3.2,,,,,,,,,,几种简单的二维位流各基本解的速度、位函数、流函数直匀流源，汇偶极子，偶极子的形成，轴线，方向点涡点涡的环量3．3,,,,,,,,,,一些简单的迭加举例直匀流加点源压强系数直匀流加偶极子达朗培尔疑题直匀流加偶极子加点涡儒可夫斯基升力定理了解二维对称物体绕流的数值解粘性流体动力学基础（4学时）流体粘性及其对流动的影响（流体的粘滞性，粘性流体运动特点）粘性流体的应力状态（理想流体与粘性流体作用面的受力特点，粘性流体的应力状态）广义牛顿内摩擦定理粘性流体动力学方程N-S方程粘性流体运动的基本性质（了解Re实验）边界层理论及其近似（6学时）边界层近似及其特征平面不可压缩流体层流边界层方程平板层流边界层相似解边界层动量积分方程（应用例子）边界层的分离现象第6,,,,,章,,,,,,,,,,高速可压流(12)6.1,,,,,,,,,,热力学基础知识（掌握）热力学的物系；平衡过程和可逆过程热力学一定律：内能和焓热力学第二定律，熵气体的状态方程完全气体等熵过程关系式6.2,,,,,,,,,,音速和马赫数（重点）现象微弱扰动传播过程与传播速度——音速音速公式马赫数6.3,,,,,,,,,,高速一维定常流（重点）一维定常绝热流的能量方程一维定常绝热流参数间的基本关系式总温T0,,总焓,临界点,,,,,,速度系数使用驻点参考量的参数关系式使用临界参考量的参数关系式等熵管流的速度与截面积关系，拉瓦尔管喷管的设计压强比，,,,,,M（λ）及流量的计算6.4,,,,,,,,,,微弱扰动的传播区，马赫锥（重点）马赫角6.5 ,,,,,,,,,,膨胀波（介绍）壁面外折dδ外折δ诸参数的变化趋势超音速流绕外钝角膨胀的计算6·6,,,,,,,,,,激波正激波（重点）正激波的形成，计算弱激波可以看作等熵波斜激波（介绍）波前波后气流参数的关系激波图线及应用压强决定激波圆锥激波（介绍）收敛—扩张喷管在非设计状态下的工作（介绍）。

空气动力学基础第二版课程设计介绍该课程设计是基于《空气动力学基础》第二版的学习内容设计的，目的是让学生深入了解空气动力学基础的知识，并能够应用所学知识解决实际问题。

课程目标通过学习本课程，学生应该具备以下能力：1.掌握基本的空气动力学原理和理论知识；2.熟练运用空气动力学的数学模型进行计算；3.能够应用所学知识解决实际的工程问题；4.具备独立思考和解决问题的能力。

课程内容本课程设计主要包含以下几个部分：第一部分：空气动力学基础本部分主要介绍空气动力学的基本原理，包括流体静力学和流体动力学的基本概念，探讨空气动力学方程以及流动的基本特性。

第二部分：空气动力学数学模型本部分主要介绍空气动力学的数学模型，包括欧拉方程、纳维-斯托克斯方程和边界层方程等，同时介绍经典的空气动力学问题的数学模型，如理想气体状态方程等。

第三部分：空气动力学实际应用本部分主要介绍空气动力学在实际工程中的应用，包括空气动力学设计、飞行器设计、风电场等。

课程设计任务本课程设计的任务如下：任务一：流体静力学和流体动力学的基本概念1.研究流体静力学和流体动力学的基本概念；2.掌握流体静力学和流体动力学的数学模型和理论；3.熟悉流体静力学和流体动力学的应用。

任务二：欧拉方程、纳维-斯托克斯方程和边界层方程1.研究欧拉方程、纳维-斯托克斯方程和边界层方程等数学模型；2.掌握欧拉方程、纳维-斯托克斯方程和边界层方程等的理论和应用；3.熟悉欧拉方程、纳维-斯托克斯方程和边界层方程等的应用案例。

任务三：空气动力学的实际应用1.研究空气动力学在实际工程中的应用；2.掌握空气动力学在飞行器设计、风电场等方面的应用；3.熟悉空气动力学在流体机械和环境保护等领域的应用案例。

评分标准学生作业的评分标准如下：1.任务一、任务二、任务三的完成情况每项占1/3分数；2.对于每个任务的完成情况，将分别考虑其实现的难度和实现的效果；3.作业提交时，应包含文本说明，代码实现，结果分析和评估等。