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南京理工大学理学院 工程力学专业 学科基础课 空气动力学 大纲号 学分：2 学时：32 执笔人：余春华 审订人：谢玉树 一、课程的地位与作用 本课程在工程力学专业教学计划中是一门学科选修课。对于大学本科生，学习本课程将使学生了解空气动力学的基本概念、基本原理和基本方法，了解空气动力学中的工程处理方法，为今后的进一步学习及实际工作打下基础，培养学生理论联系实际的能力以及灵活应用的能力。 二、课程的教学目标与基本要求 本课程的进行旨在讲解可压缩流体的基本概念和研究方法，并突出气流中波的研究，以便为瞬态的非定常流打下较好的基础。其基本要求是： 1. 掌握气体的力学性质； 2. 掌握气体动力学的基本方程组； 3. 掌握一维定常和非定常运动； 4. 掌握气体超音速定常流动； 5. 了解线化理论及其应用。 三、主要内容 1 流体力学的基本方程 1.1 △描写流体运动的两种方法 1.2 笛卡尔张量的表示法 1.2.1 张量的定义 1.2.2 克罗内克尔符号和排列符号 1.2.3 张量的代数运算 1.2.4 并矢 1.2.5 哈密顿算子 1.2.6 高斯定理 1.2.7 主轴、主值及不变量 1.3 ★流体微团运动分析 1.4 质量力和面力、应力张量 1.5 积分形式的方程 1.5.1 对系统的积分形式方程 1.5.2 ★输运公式 1.5.3 转换公式 1.5.4 适用于控制体的积分形式方程 1.6 微分形式的方程 1.6.1 守恒形式方程组 1.6.2 常用形式方程组 1.6.3 △理想流体方程组 1.7 本构方程 1.8 热力学知识 1.8.1 状态方程 1.8.2 完全气体 1.8.3 ★定比热，完全气体的熵 1.9 伯努利积分和绝能流的能量方程 1.9.1 伯努利积分 1.9.2 △绝能流的能量方程 1.10 几种常用的参考状态 1.10.1 滞止状态 1.10.2 临界状态 1.10.3 最大速度状态 2.3.3 极线形状 2.3.4 △极线用法 2.7 超音速气流绕折（曲）壁的等熵流动 2.7.1 三种等熵流动情况 2.7.2 △★求解方法 2.8 激波的反射和相交 2.8.1 △激波在壁面上的反射 2.8.2 激波在气体上的反射 2.8.3 异侧激波的相交 2.8.4 同侧激波的相交 2.8.5 ★激波与膨胀波的相交 3 一维定常流 3.1 普遍的一维定常流 3.1.1 方程组的形式 3.1.2 一般解法 3.1.3 △解题步骤 3.1.4 简单流动的形式 3.2 变截面管流 3.2.1 △流动特征 3.2.2 收缩喷管 3.2.3 拉阀尔喷管 3.3 等截面摩擦管流 3.3.1 绝热摩擦管流 3.3.2 等温摩擦管流 3.4 变截面换热管流 3.4.1 △流动特征 3.4.2 ★求解方法 4 二维定常可压缩流 4.1 速度势方程 4.2 小扰动法1.10.4 指定参考状态 2 激波和膨胀波 2.1 △波的概念、亚音速和超音速流的原则区别 2.2 激波的基本概念及其相容性条件 2.2.1 基本概念 2.2.2 激波的相容性条件 2.3 正激波 2.3.1 △激波关系式 2.3.2 各个参数变化方向 2.3.3 无量纲参数随波前马赫数变化规律 2.3.4 极强激波近似公式 2.3.5 极弱激波近似公式 2.3.6 ★运动激波 2.4 雨贡纽关系式与激波的基本性质 2.4.1 △R--H曲线的形状 2.4.2 △雨贡纽曲线与等熵线的关系 2.4.3 雨贡纽曲线位于初状态点的下半支是不可能实现的 2.4.4 激波相对于波前、波后气体的运动速度特性 2.4.5 激波解的确定性 2.4.6 ★各种压缩途径的比较 2.5 斜激波 2.5.1 斜激波的相容性方程 2.5.2 斜激波关系式 2.5.3 △斜激波的特点 2.5.4 ★斜激波的解法 2.5.5 脱体激波 2.5.6 激波随马赫数的变化 2.6 激波极线 2.3.1 速度图、激波极线 2.3.2 极线方程 4.2.1 △小扰动法的基本思想 4.2.2 一级近似方程 4.2.3 一级近似理论的压强系数 4.2.4 ★定解条件 4.3 通过波纹壁的二维流动 4.3.1 △亚音速绕流 4.3.2 △超音速绕流 4.4 特征线法的一般理论 4.4.1 特征线法的物理基础 4.4.2 △特征线法的基本思想 4.5 二维超音速无旋流的特征线法 4.