高超聲速真實氣體流動

《高超聲速真實氣體流動》，[俄] 弗拉基米爾·盧尼奧夫（Vladimir V.Lunev） 著，袁先旭 等 譯，出版社： 科學出版社。

科學出版社是由中國科學院編譯局與1930年創建的龍門聯合書局於1954年8月合併成立的；目前公司年出版新書3000多種，期刊500多種，形成了以科學（S）、技術（T）、醫學（M）、教育（E）、人文社科（H）為主要出版領域的業務架構。

目錄

內容簡介

《高超聲速真實氣體流動》致力於研究空氣中或其他大氣層中高速飛行時所帶來的真實氣體流動物理特性和氣體動力學效應，特別是在地球和其他行星大氣的再入過程中的流動。

目錄

前言　

第1章　氣動模型和氣體流動方程　1　

1.1　氣動模型概述　1　

1.2　一維流動的氣體動力學方程和假設　7　

1.2.1　動量守恆定律　8　

1.2.2　能量守恆定律　9　

1.3　狀態方程　11　

1.4　若干分子動力學理論知識　18　

1.5　熵和熱力學第二定律　24　

1.6　聲速　27　

1.7　流體和氣體運動的積分方程：一個簡單的例子　32　

1.7.1　質量守恆定律　33　

1.7.2　動量守恆定律　33　

1.7.3　能量方程　33　

1.8　流體介質運動學的若干問題：向量微分算子　39　

1.8.1　粒子軌跡和流線　39　

1.8.2　旋度和變形率　40　

1.8.3　矢量散度　44　

1.8.4　向量對的散度　46　

1.9　氣體動力學微分方程　46　

1.9.1　質量守恆或連續方程　46　

1.9.2　動量方程：黏性應力場　47　

1.9.3　能量方程　48　

1.10　牛頓流體和氣體的流變模型　50　

1.11　初始條件和邊界條件55　

1.11.1　邊界條件　56　

1.11.2　氣體動力學問題解的存在性和唯一性　57　

1.12　氣體動力學的相似性和建模　58　

1.12.1　第一種方法：無黏理想氣體　58

1.12.2　第二種方法：相似理論　59　

1.12.3　真實氣體　62　

1.12.4　非定常流　62　

1.12.5　重液體中的物體運動　63　

1.12.6　自相似性問題　64　

1.13　曲線坐標系：歐拉方程　64　

1.13.1　其他算子　65　

1.13.2　圓柱坐標系　66　

1.13.3　球坐標系　67　

1.13.4　平面和軸對稱流動的貼體坐標系　68　

1.13.5　一般坐標系　70　

1.14　曲線坐標中的Navier-Stokes方程　72　

1.15　湍流流動　75　

1.16　黏性和非黏性流動模型　78　

第2章　無黏氣體動力學：一般問題和簡單解　81　

2.1　流函數、勢和渦　81　

2.1.1　旋度和速度環量　82　

2.1.2　速度勢　84　

2.2　氣體動力學方程積分　85　

2.2.1　定常絕熱流動　86　

2.2.2　正壓氣體的絕熱勢流　87　

2.3　一維穩態流動　90　

2.3.1　一般方程和馬赫數的作用　90　

2.3.2　拉伐爾噴管：等熵流動　92　

2.3.3　熱噴流　95　

2.3.4　變流量噴管　95　

2.4　氣體動力學線性方程　96　

2.5　聲波傳播　99　

2.6　非線性效應：膨脹扇和激波　102　

2.7　定常細長體繞流：相似律　104　

2.7.1　相似律　106　

2.7.2　非定常比擬　109　

2.8　超聲速流動中的細長體　110　

2.8.1　平面流動　110　

2.8.2　軸對稱問題　112

2.9　細長體亞聲速繞流　116　

2.10　圓柱、球和其他不可壓縮繞流體　123　

2.11　駐點和奇異線　128　

2.11.1　平面有旋和無旋流　128　

2.11.2　軸對稱流動　129　

2.11.3　兩對稱平面　130　

2.11.4　正壓梯度駐點　131　

2.11.5　不可壓縮楔形繞流　132　

2.11.6　奇異面和奇異線　133　

2.12　亞聲速流動作用力　134　

2.13　空氣動力學特性　139　

2.14　物體加速運動　142　

第3章　激波　145　

3.1　引言：問題的公式表達　145　

3.2　黏性氣體中的激波結構　147　

3.3　完全氣體中的正激波149　

3.4　標準氣體中激波　155　

3.5　斜激波　162　

3.6　穿過激波的損失　170　

3.7　活塞和楔形體問題　173　

3.7.1　線性近似和二次近似　174　

3.7.2　薄激波層的高超聲速近似：牛頓公式　176　

第4章　特徵線理論　180　

4.1　問題的數學模型　180　

4.2　一維非定常流動　184　

4.3　二維定常流動　190　

4.4　三維流動　196　

4.5　簡單波　199　

4.6　膨脹波和壓縮波特性　203　

4.6.1　膨脹波　203　

4.6.2　壓縮波　206　

4.7　在非均勻介質中擾動的傳播　208　

4.7.1　連續介質中的波　208　

4.7.2　旋渦流動中的短波　209　

4.7.3　激波/接觸間斷的相互作用　211

4.7.4　來自聲速線的擾動反射　214　

4.7.5　在回流點後的流動　214　

4.8　聲波和激波的相互作用　215　

4.9　任意間斷的破碎　219　

4.9.1　不規則激波相互作用　225　

4.10　薄層中的擾動　227　

4.11　激波陣面方程　231　

4.12　異常介質中的波　236　

第5章　混合（亞聲速–超聲速）流　240　

5.1　混合流的形成　240　

5.2　跨聲速馮 卡門方程和恰普雷金方程　242　

5.3　氣體動力學問題的控制方程　247　

5.3.1　超聲速流動　248　

5.3.2　亞聲速流動　250　

5.3.3　跨聲速流動　251　

5.4　鈍體的超聲速繞流　251　

5.5　噴管和射流　256　

5.5.1　超聲速射流　258　

5.5.2　亞聲速射流　260　

5.5.3　射流與障礙物的相互作用　260　

5.6　亞聲速凸角繞流　261　

5.7　擾動與亞聲速區域的相互作用　264　

5.8　定常解的存在性　268　

第6章　自相似解和解群　270　

6.1　基本概念　270　

6.2　不可壓縮流中的錐體　271　

6.3　一些跨聲速問題　274　

6.4　超聲速流動中的錐體　277　

6.5　錐形流動　282　

6.6　攻角下的錐體　285　

6.7　超聲速流中的薄三角翼　291　

6.8　強爆炸波　296　

6.9　真實氣體中的爆炸　303　

6.10　自相似時變耗散流　305　

第7章　強激波流動　316

7.1　高超聲速穩定性和可壓縮激波層　316　

7.2　布斯曼公式和牛頓公式　322　

7.3　鈍體：相似律　330　

7.4　氣動特性　332　

7.5　有限解：自由層　340　

7.6　活塞問題　345　

7.7　駐點附近的級數截斷法　348　

7.8　鈍體對稱軸附近的等密度流　352　

7.9　沿對稱軸的變密度流　358　

7.10　三維薄激波層　362　

7.11　錐體對稱平面附近的流動　367　

7.12　在高超聲速流動中的射流　372　

7.13　退化激波層方程　375　

第8章　尖薄體高超聲速繞流　381　

8.1　非線性理論的特徵　381　

8.2　基本方程：時變類比　383　

8.3　積分守恆定律的類比　387　

8.4　相似律　389　

8.5　薄翼繞流　392　

8.6　大攻角下的薄體繞流　395　

8.7　非定常流動：曲面體法則　398　

第9章　鈍薄體繞流　406　

9.1　鈍薄體繞流的一般模式　406　

9.2　相似律和爆炸類比　409　

9.3　高熵層在真實氣體效應中的作用　415　

9.4　鈍錐繞流　417　

9.5　有攻角的旋轉體　426　

9.6　鈍前緣翼　435　

9.7　鈍頭機翼　439　

9.8　鈍體三維渦層的一些性質　442　

9.9　流經偏航圓柱體的非均勻高超聲速流動　446　

第10章　鬆弛氣體的物理化學模型450

10.1　問題的描述　450　

10.2　鬆弛介質模型的基本假設　450　

10.3　氣體混合物的狀態方程　454

10.4　鬆弛方程與極限流態　459　

10.5　氣體成分和基本反應　464　

10.6　熵和平衡條件　467　

10.7　內部自由度的平衡：玻爾茲曼分布　474　

10.8　化學反應平衡與氣體組成　479　

10.9　化學反應速率　483　

10.10　複雜系統的弛豫過程　485　

10.11　鬆弛反應的相互作用　489　

10.12　電子溫度的弛豫過程　493　

10.13　結論　495　

第11章　非平衡氣體流動　497　

11.1　非平衡氣體流動方程　497　

11.2　極限流區　499　

11.2.1　凍結流　500　

11.2.2　平衡流　500　

11.2.3　極限流動的等熵性　502　

11.2.4　准穩態解　503　

11.3　極限聲速及其等級　504　

11.4　非平衡氣體中擾動的傳播速度　509　

11.5　激波和鬆弛區　511　

11.5.1　高超聲速激波　513　

11.5.2　非平衡激波　517　

11.6　非平衡態氣體中的短波和弱激波　517　

11.7　近平衡流動和黏性鬆弛比擬　522　

11.8　鬆弛介質中穩態波的一般理論　531　

11.9　二元相似律　540　

11.10　流過物體的非平衡流　542　

11.10.1　通過帶有附加激波的尖銳物體的流動　543　

11.10.2　超高聲速流動中的薄激波層　543　

11.10.3　鈍頭體駐點　545　

11.10.4　球體和細長球型鈍錐（θ=10°）　548　

11.10.5　非平衡高超聲速中的物體　554　

11.11　噴流和射流：硬化效應　555　

11.12　熱稀疏波　558

11.13　升華波　564　

第12章　黏性流動和邊界層　569　

12.1　黏性耗散氣體流動的邊界條件和運動方程　569　

12.2　Navier-Stokes方程的精確解　573　

12.2.1　一般形式Uδ=cxm　580　

12.3　拋物化的不可壓Navier-Stokes方程　580　

12.4　不可壓流動的平板邊界層　584　

12.5　可壓縮Navier-Stoke方程和邊界層方程的拋物化　589　

12.6　可壓縮氣體邊界層　595　

12.6.1　平板邊界層（超聲速尖楔或尖錐邊界層流動）　598　

12.6.2　鈍頭體駐點邊界層　603　

12.7　湍流模型和湍流特性　604　

12.8　積分關係和近似方法：鈍頭體邊界層　609　

12.9　黏性–無黏相互作用：基本效應　619　

12.9.1　位移效應　619　

12.9.2　橫向曲率效應　620　

12.9.3　尾部效應　621　

12.9.4　外流的非均勻性效應　621　

12.9.5　非薄（或擴散）激波效應　622　

12.10　非均勻流動中的邊界層　624　

12.11　非均勻流動中邊界層的質量平均參數化方法　628　

12.12　細尖體高超聲速邊界層　632