現代直升機鏇翼空氣動力學 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　《現代直升機鏇翼空氣動力學》鏇翼空氣動力學是功率型飛行器（包括直升機、螺鏇槳飛機及鏇翼機等）的空氣動力學的核心內容。直升機鏇翼空氣動力學問題是直升機設計過程中的先導並且是具有全局性影響的重要研究問題。本教材的基本內容是，首先介紹經典鏇翼空氣動力學的基本理論，然後就現代鏇翼空氣動力學的先進數值模擬技術作詳細論述，最後對鏇翼飛行器設計中所遇到的空氣動力學問題作實例解算分析；從數學角度介紹數值模擬技術和理論計算方法的原理，在側重於物理概念的基礎上，盡可能地從直升機設計工程的角度闡明直升機鏇翼空氣動力學的原理和現代前沿研究態勢。本教材適用於高年級本科生或研究生，也可供從事直升機設計與運用工程研究的工程技術人員及其他相關專業人員學習參考。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1.1空氣動力學的內容
1.1.1定義
1.1.2研究問題的類型
1.2空氣動力學的研究工具
1.2.1解析工具
1.2.2計算工具
1.2.3實驗工具
1.3直升機概況
1.3.1發展簡述
1.3.2直升機分類
1.4直升機空氣動力學發展概況
1.4.1經典空氣動力學理論
1.4.2基於CFD技術的鏇翼流場模擬
1.4.3鏇翼計算聲學簡介
1.4.4鏇翼/機身等多部件的氣動乾擾簡介
1.5鏇翼基本參數介紹
參考文獻
第2章 鏇翼動量理論
2.1引言
2.2垂直飛行時的動量理論
2.2.1垂直上升狀態
2.2.2懸停狀態
2.2.3垂直下降狀態
2.2.4誘導速度普遍規律
2.3前飛時的動量理論
2.3.1平飛狀態
2.3.2爬升和下滑狀態
2.3.3誘導速度普遍規律
參考文獻
第3章 鏇翼葉素理論
3.1引言
3.2槳葉翼型
3.2.1槳葉翼型幾何參數
3.2.2槳葉翼型空氣動力學特性
3.2.3槳葉翼型設計
3.3垂直飛行時的葉素理論
3.3.1鏇翼拉力和功率的微分形式
3.3.2鏇翼拉力和功率的積分形式
3.3.3鏇翼拉力的近似解析式
3.3.4鏇翼功率的近似解析式
3.3.5完善係數
3.4基於葉素-環量理論的拉力係數
3.5基於葉素-動量組閤理論的拉力係數
3.6前飛時的葉素理論
3.6.1鏇翼拉力和功率的積分形式
3.6.2鏇翼拉力和功率的近似解析式
3.6.3鏇翼功率的一般錶達式
參考文獻
第4章 鏇翼渦流理論
4.1引言
4.2基本概念
4.2.1Kelvin定理
4.2.2Helmholtz定律
4.2.3Biot-Savart定律
4.2.4渦與環量
4.3垂直飛行時的渦流理論
4.3.1儒氏鏇翼渦係模型
4.3.2儒氏鏇翼誘導速度
4.3.3非儒氏鏇翼渦係模型
4.3.4非儒氏鏇翼誘導速度
4.4前飛時的渦流理論
4.4.1鏇翼渦係模型
4.4.2鏇翼誘導速度
4.4.3槳葉附著渦環量的求解
參考文獻
第5章 鏇翼自由尾流分析技術
5.1引言
5.2渦動力學基礎
5.3自由渦係模型
5.3.1鏇翼槳葉渦係模型
5.3.2鏇翼尾跡模型
5.3.3鏇翼槳尖渦模型
5.3.4渦核擴散模型
5.4槳葉附著渦環量求解
5.5遠尾跡渦絲控製方程
5.6遠尾跡渦絲控製方程的求解
5.6.1遠尾跡周期邊界條件
5.6.2PIPC鬆弛迭代法求解過程
5.7自由尾跡/麵元法的耦閤模型算例
5.7.1求解方法
5.7.2渦/麵乾擾
5.7.3算例分析
參考文獻
第6章 鏇翼CFD理論基礎知識
6.1引言
6.2適閤鏇翼的流體力學控製方程組
6.2.1連續性方程
6.2.2動量方程
6.2.3能量方程
6.2.4控製方程的選擇形式
6.3控製方程的離散化
6.3.1有限差分法（FDM）
6.3.2有限體積法（FVM）
6.4網格生成簡介
6.4.1橢圓網格生成實例
6.4.2多區重疊網格（嵌套網格）簡介
6.5結論
參考文獻
第7章 鏇翼N-S方程SIMPLE數值模擬方法
7.1引言
7.2SIMPLE算法
7.2.1交錯網格技術
7.2.2SIMPLE算法基本假設
7.2.3SIMPLE算法基本步驟
7.2.4SIMPLE算法的簡單算例
7.3SIMPLER算法簡介
7.4代數方程組的求解
7.5前飛鏇翼湍流場的數值模擬算例
7.5.1流場控製方程
7.5.2動量源項
7.5.3算例方案描述
7.5.4前飛流場分析
7.5.5前飛性能預測
7.6垂直下降鏇翼湍流場的數值模擬算例
7.6.1槳盤壓差源項計算
7.6.2垂直下降算例方案描述
7.6.3模型鏇翼懸停算例驗證
7.6.4垂直下降算例流場分析
7.6.5垂直下降性能預測
7.7斜下降鏇翼湍流場的數值模擬算例
7.7.1計算模型及方法
7.7.2鏇翼升阻氣動特性
7.7.3單片槳葉壓力場隨周期的變化
7.7.4孤立鏇翼流場分析
7.7.5鏇翼/機身組閤流場分析
參考文獻
第8章 鏇翼TVD數值模擬方法
8.1引言
8.2TVD格式的概念和性質
8.2.1TVD的概念
8.2.2TVD的性質
8.3TVD格式的構造
8.3.1一階TVD格式
8.3.2二階TVD格式
8.3.3高階TVD格式簡介
8.4對一維和多維方程組的推廣
8.4.1一維方程組的推廣
8.4.2多維方程組的推廣
8.5算例：鏇翼流場Euler方程Jameson/TVD數值模擬
8.5.1主控方程
8.5.2數值方法
8.5.3結果分析
參考文獻
第9章 鏇翼繞流N-S方程數值計算方法
9.1引言
9.2Jameson格式
9.2.1標量人工粘性的中心差分方法
9.2.2各嚮異性的人工粘性
9.2.3矩陣人工粘性模型
9.3TVD格式
9.3.1TVD的概念
9.3.2單調格式、保單調格式和TVD性質的充分條件
9.3.3顯式一階TVD格式舉例
9.4一種Jameson/TVD混閤格式
9.4.1N-S方程和通量修正法
9.4.2鏇翼流場N-S方程Jameson/TVD數值模擬方法
9.5Jameson格式與其他格式
9.5.1積分形式下的鏇翼流動控製方程
9.5.2空間離散格式
9.5.3懸停鏇翼流動的數值模擬
9.5.4前飛鏇翼流動的數值模擬
參考文獻
第10章 鏇翼洗流和鏇翼/機身/發動機耦閤流場分析
10.1引言
10.2鏇翼洗流分析
10.3鏇翼/機身乾擾流場
10.3.1"作用盤"假設
10.3.2N-S方程直接模擬
10.4鏇翼/機身/發動機耦閤流場
10.5鏇翼/機身/柱體耦閤流場
10.5.1鏇翼/機身耦閤流場
10.5.2機身/柱體耦閤流場
參考文獻
第11章 鏇翼計算聲學基礎
11.1引言
11.2Ffowcs Williams-Hawkings方程和Kirchhoff理論
11.2.1Ffowcs Williams-Hawkings方程
11.2.2Kirchhoff理論
11.3兩種方法的比較
11.4槳渦乾擾噪聲的模擬
11.5計算流體力學方法
參考文獻
習題與思考題
附錄彩圖頁

前言/序言

　　應用泛函分析前言前言《現代直升機鏇翼空氣動力學》教材旨在使相關專業高年級本科生或研究生通過學習，掌握直升機鏇翼空氣動力學的研究方法和工程應用的理論基礎；也可供從事直升機空氣動力學研究的專業技術人員閱讀。全書共分11章。第1章在給齣嚴密的定義之後，主要討論空氣動力學的研究內容和研究工具，從直升機的特點和空氣動力學的普遍原理齣發，介紹瞭直升機空氣動力學的發展概況。第2章～第4章介紹經典鏇翼空氣動力學的基本理論，包括鏇翼動量理論、葉素理論和渦流理論。在介紹瞭鏇翼動量理論，包括垂直上升、懸停、下降，以及平飛、爬升和下滑等狀態的錶達式之後，給齣瞭誘導速度的普遍規律。第3章的鏇翼葉素理論給齣瞭槳葉翼型空氣動力學特性，導齣瞭鏇翼的拉力和功率；從工程意義上給齣瞭鏇翼完善係數和前飛鏇翼功率的一般錶達式。第4章從Kelvin定理、Helmholtz定律和Biot-Savart定律齣發，介紹瞭垂直飛行和前飛時的鏇翼渦流理論以及環量與誘導速度的求解。第5章論述瞭鏇翼自由尾流分析技術的應用問題，從渦動力學基礎齣發，建立瞭鏇翼自由渦係模型並介紹瞭鏇翼尾跡和直升機其他部件氣動乾擾的計算方法。第6章介紹瞭鏇翼CFD的理論基礎，總結瞭鏇翼CFD數值模擬的大緻步驟。第7章介紹瞭鏇翼N-S方程SIMPLE數值模擬方法的原理和步驟，給齣瞭前飛、垂直下降和斜下降鏇翼湍流場與氣動特性的數值模擬算例。第8章介紹瞭高分辨率TVD格式及其在鏇翼亞、跨聲速條件下的應用。第9章介紹瞭鏇翼繞流N-S方程常用的Jameson格式及其相關的其他格式，給齣瞭懸停和前飛鏇翼流場的數值模擬算例。第10章從直升機部件間的乾擾齣發，介紹瞭鏇翼洗流和鏇翼/機身/發動機耦閤流場分析方法，討論瞭鏇翼/機身/柱體耦閤流場。第11章介紹瞭鏇翼計算聲學基礎及其分析方法。本書在編寫過程中得到瞭北京航空航天大學校領導、教務處領導和北京航空航天大學齣版社的大力支持；李天院士審定瞭書稿，並提齣瞭寶貴的修改意見。此外，本書的完成還得益於作者所在課題組的集體智慧，特彆是李國知博士、曹棟和趙明博士做瞭許多有益的工作，在此錶示衷心感謝。由於作者水平有限，不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。作者
　　2014年11月

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