《AIAA航空航天技术丛书:高超声速和高温气体动力学(第2版)》较系统地阐述了高超声速和高温气体动力学的基本知识,全书分为3部分,共计18章,并含有8个设计实例,分别介绍了无黏高超声速流动、高超声速黏性流动以及高温气体动力学的基本知识,全书内容详尽,语言生动,并紧跟时代前沿,对不同层次的读者均有一定的参考价值。
《AIAA航空航天技术丛书:高超声速和高温气体动力学(第2版)》可供工程院校相关专业高年级本科生和研究生,以及专业技术人员参考使用。
作者:(美国)小约翰·D.安德森(John D.Anderson) 译者:杨永 李栋
第1章一些基础思想
1.1高超声速飞行——一些历史上的第一次
1.2高超声速流动——为什么如此重要?
1.3高超声速流动——是什么?
1.4气动力和气动加热的根本来源
1.5高超声速飞行轨迹:速度一高度图
1.6小结
习题
第1部分 无黏高超声速流动
第2章高超声速激波一膨胀波关系式
2.1 引言
2.2高超声速激波基本关系式
2.3 以高超声速相似参数给出的高超声速激波关系式
2.4高超声速膨胀波关系式
2.5小结
习题
第3章当地表面斜度法
3.1 引言
3.2牛顿流动
3.3修正的牛顿理论
3.4牛顿理论的离心力修正
3.5牛顿理论的真实含义
3.6切楔法和切锥法
3.7激波一膨胀波法
3.8小结
设计实例3
习题
第4章高超声速无黏流场:近似方法
4.1引言
4.2控制方程
4.3马赫数无关性原理
4.4高超声速小扰动方程
4.5高超声速相似律
4.6高超声速小扰动理论:一些结果
4.7关于高超声速小扰动理论的评述
4.8高超声速等价原理和冲击波理论
4.9薄激波层理论
4.10小结
习题
第5章高超声速无黏流场:精确方法
5.1 总体思想
5.2特征线法
5.3时间推进有限差分法:高超声速钝头体问题
5.4高超声速激波形状关系式
5.5激波一激波干扰
5.6有限差分空间推进法:欧拉方程的其他解法
5.7当前技术发展水平
5.8小结
设计实例5.1
设计实例5.2:高超声速乘波体——第1部分
习题
第2部分 高超声速黏1生流动
第6章黏性流动:基本概念,边界层解及气动加热
6.1 引言
6.2黏性流动控制方程:纳维一斯托克斯方程
6.3相似参数和边界条件
6.4高超声速流动边界层方程
6.5高超声速边界层理论:自相似解
6.6非相似高超声速边界层
6.7高超声速转捩
6.8高超声速湍流边界层
6.9参考温度方法
6.10高超声速气动热:对应用于高超声速飞行器的一些评注和近似
结果
6.11焓层对气动热的作用
6.12小结
设计实例6.1
设计实例6.2:高超声速乘波体——第2部分
习题
第7章高超声速黏性干扰
7.1 引言
7.2强黏性相互干扰和弱黏性相互干扰:定义和描述
7.3 x在高超声速黏性流动相互干扰中的地位
7.4其他黏性干扰结果
7.5高超声速激波边界层干扰
7.6小结
设计实例7:高超声速乘波体——第3部分
习题
第8章高超声速黏性流动中的计算流体力学方法
8.1 引言
8.2黏性激波层技术
8.3抛物化N—S方程
8.4全N—S方程
8.5小结
第3部分 高温气体动力学
第9章高温气体动力学:导论
9.1高温流动的重要性
9.2高温流动的性质
9.3空气的化学效应:速度—高度图
9.4小结
第10章化学反应气体的若干热力学问题(经典物理化学)
第11章统计热力学基础
第12章分子运动论基础
第13章化学与振动的非平衡
第14章无黏高温平衡流动
第15章无黏高温非平衡流动
第16章动力学理论重新审视:高温气体中的输运特性
第17章高温黏性流动
第18章辐射气体动力学简介
后记
参考文献
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在这一过程中,我们讨论了许多有关高超声速边界层的流体动力学详尽属性。所以,在讨论分析进行到此处,有必要回顾一下(6.1节讨论过的)研究高超声速黏性流动的实际原因,亦即从高超声速飞行器和设施设计的实际角度出发,估算表面传热和表面摩擦是至关重要的考虑。不仅如此,在这两项任务中,尽管表面摩擦在专门设计细长飞行器的气动效率时非常重要,但表面传热却通常是影响传统高超声速飞行器设计特征的决定性因素。因为气动加热在高超声速飞行状态下的重要性,本节对此主题给出一些详尽阐述。
既然已经确立了气动加热的重要地位,检验各种用于估算高超声速飞行器传热问题的计算方法是具有指导意义的。在本章所介绍的思想构架内,最准确的方法应该为如下所列。
(1)像5.3节和5.5节描述的那样,采用适当的CFD数值计算方法求出绕飞行器的三维无黏流动。如此计算出的表面流动参数可以为边界层计算提供边界层边缘条件。
(2)参照6.6节的描述,利用这些边缘条件,采用准确的差分方法计算边界层参数型。然而,必须指出一个重要的差异。在6.6节中,我们只讨论了二维边界层问题。这些二维计算可被近似地沿着由三维无黏流算出的流线上使用,并忽略垂直于这些流线的任何横流梯度。不过,在大横流梯度区域,这样的“当地二维流”边界层计算是肯定不合适的。唯一真正准确的方法应该是采用三维边界层计算。我们没有讨论这样的三维边界层计算,这部分内容超出了本书的范围。这类计算是目前的前沿热点研究问题,而不是仅靠将边界层方程由二维变成三维,然后按部就班地进行差分求解那么简单。任何对三维边界层方程的数值解法都必须关注不同的?影响区”,这与在特征线法分析中所涉及的情况类似。不过,借由一定的努力,是可以得到三维边界层解的(见参考文献[83])。在任何情况下,当地二维或准确三维边界层解都会给出详尽的边界层内流场参数型,当然也包括物面处的当地温度梯度。