正版现货新书 可压缩流体气动力学讲义(中译版)(精) 9787313260857 钱学森 等

今年是我国两弹一星功臣、中国宇航事业的奠基人钱学森先生110周年诞辰。本次出版钱先生在美国麻省理工学院（MIT）航空系教授可压缩流体气动力学这门课的英文讲义及中文译文，谨以史料的形式纪念钱先生110周年诞辰。

二战结束时的1945年初夏，钱学森曾作为美国军方科学咨询团成员，随冯·卡门一同赴德国考察纳粹德国的飞机及火箭技术，掌握了大量资料。1945—1946年美国自制的探空火箭“女兵下士”上天，波音公司造出了后掠翼B47轰炸机，美国空军也突破音障、造出了X1、X2超声速战机。1947年10月，人类更是跨入了有人飞行器的超声速时代。于是，高速空气动力学成了的热门。

钱学森博士在担任加州理工学院喷气推进实验室（JPL）主任之前，曾于1947年到1949年间，任美国麻省理工学院（MIT）航空工程系正教授，并讲授一门可压缩流体气动力学课程（Aerodynamics of Compressible Fluids，课程号16.051，助教L.M. Mack先生）。钱先生教的是当时前沿的知识。他充分利用了当时可能得到的人类的科学技术文献，包括大量来自德国科学家和苏联科学家的知识。

现在，尽管70多年过去了，钱先生讲义的内容并没有完全过时。讲义内容以飞机为主，从不可压缩流体到可压缩流体，从一维定常到三维不定常流动，从亚声速、跨声速、超声速到高超声速流动，以及流体黏性、流体热传导、边界层、边界层与激波相互作用、相似律等，涵盖了后掠机翼、有限翼展、三角翼、小波阻的知识。钱先生讲义中，不仅一系列研究方法值得我们学习，而且很多知识在目前看来仍有很好的参考价值，尤其在讲解各种近似时还传授了怎么把握物理本质建立数学模型的理念和方法，这对于工程或技术科学的学者也具有很现实的意义。

本书数学推导精致、内容翔实、物理概念明晰。随着计算机和计算技术的发展，当代动力学研究的数值计算多了，但基于基础知识的近似方法对于理解物理现象还是有很大帮助。钱先生讲义所用数学手段较深奥，部分内容超过工科院校硕士研究生的数学教学大纲要求，因此阅读此讲义的读者很可能还要在数学方面加强基础。

本次出版物我们更愿意定义为史料，其原因如下： 

（1） 因年代久远，收集到的手稿不够完整，且因是作者手稿，不是正式出版物，遗漏与笔误在所难免。译者在录入和翻译校对时尽力校正，但仍做不到作为教材的完整与准确。特别原稿第220页（本书157页）缺页，导致内容不连续。

（2） 原稿仅看得到第1～11章的目录，缺失第12～19章目录。尽管译者根据手稿章节号补上目录，但仅能通过原稿目录看出第1卷与第2卷的划分，看不到第3卷（或有第4、5卷）的划分，分卷的特色也就无法完全体现，故译者对中文版补充了第3、4卷的卷名。

（3） 此手稿看似助教所用讲义。手写的文字、公式、图片等系助教的批注及补充。我们在整理文稿时将其用译者注的方式标注，可有助于理解当时的背景（如公式的适用条件、推导思路）。

基于以上原因，此次出版的中英文版本的讲义更具史料特色。

郑哲敏院士非常重视他老师著作的翻译工作，信任李佩先生创办的中国科学院科技翻译工作者协会的实力，并在建党100周年之际为书写序。

此项任务能在半年的时间保质保量地完成，得益于中国科学院科技翻译工作者协会的李伟格女士的多方协调；也在此特别感谢赵殿华女士和孙炜先生的鼎力相助，他们承担了包括英文录入和中文初译的大量工作。其间，还得到姜璐教授带领的团队在光学字符识别（OCR）方面的帮助，加快了英文录入的进程，在此一并致以深切的谢意！

本书为钱学森1947—1949年在麻省理工学院航空系教授可压缩流体气动力学课程讲义的中译版，体现了当时前沿的空气动力学水平。本书共分19章。第1～4章为基本原理，给出可压缩流描述的基本参数和基本原则。第5～11章讨论相对简单的各种类型二维流动，从不可压无旋流动开始，到亚、跨、超、高超声速流动的各种处理方法，包括速度图法、相似律、线性化理论等。第12～16章针对不同翼型不同流速进行三维分析。第17～19章集中于黏性效应的讨论，涉及流体的黏性、速度与温度边界层，边界层与激波相互作用等。

本书数学推导精致、内容翔实、物理概念明晰，在讲解理论知识的同时还传授了怎么把握物理本质建立数学模型的理念和方法。这对于当今工程或技术科学的学者仍具有很现实的意义。

第1卷基本原理

第1章可压缩流中的参数003

1.1声速和马赫数003

1.2黏度和雷诺数004

1.3热传导和普朗特数005

1.4气体性质和比热比005

1.5流动相似性006

第2章完全可压缩流体的一维定常方程008

2.1热力学关系和能量方程008

2.2完全气体的关系式010

2.3喉部的流动面积和状态013

2.4经由拉瓦尔喷管的流动014

2.5等熵流中压力和速度的关系015

第3章激波018

3.1激波前后参数的数量关系018

3.2激波厚度022

3.3由有限压缩扰动产生的激波023

3.4斜激波027

3.5楔形物体绕流031

3.6皮托管032

附录熵的概念与热力学第二定律033

第4章
可压缩无黏无热传导流体的基本运动方程035

4.1一般方程组035

4.2开尔文定理039

4.3亥姆霍兹定理040

4.4二维定常有旋——脱体激波043

4.5非定常无旋流动046

4.6无旋亚声速等熵流的近似解方法047

附录矢量微分048

目录iii
ii可压缩流体气动力学讲义（中译版）

第２卷二维流动

第5章RayleighJanzen法055

5.1一般方程组055

5.2利用复变函数求解057

5.3圆柱绕流060

5.4以Ma02的级数表示压力系数063

5.5圆柱的高阶近似064

参考文献066

第6章
普朗特格劳特（PrandtlGlauert）方法067

6.1迭代的基本方程组067

6.2一阶近似——普朗特格劳特法则（PrandtlGlauert Rule）070

6.3采用速度势的一阶近似073

6.4高阶近似074

参考文献075

第7章速度图法和卡门钱近似077

7.1速度图变量法的基本方程组077

7.2速度图平面中的问题表述082

7.3卡门钱近似083

7.4速度和压力修正公式086

7.5坐标校正089

7.6椭圆柱体绕流的应用091

7.7卡门钱近似的进一步发展094

参考文献095

第8章速度和压力修正公式096

8.1亚声速流动边界效应的修正096

8.2修正公式的局限性099

8.3推荐的修正公式101

参考文献103

第9章等熵无旋流动的精确解105

9.1180°转弯流动105

9.2极限线109

9.3势流中断111

9.4一般精确解113

参考文献115

第10章二维超声速流动117

10.1退化情况下的丢失解117

10.2普朗特迈耶流动119

10.3翼型绕流121

10.4阿克雷特公式123

10.5进一步的说明125

参考文献125

第11章跨声速和高超声速相似律127

11.1跨声速流动方程127

11.2跨声速相似律130

11.3微超声速流动132

11.4高超声速流动与相似律136

参考文献139

第3卷三维流动

第12章
细长回转体绕流的线性化理论143

12.1轴对称亚声速流动143

12.2线性化亚声速流动144

12.3细长回转椭球体的亚声速绕流147

12.4细长回转体的超声速绕流148

12.5压力分布152

12.6波阻153

12.7波阻的起因——动量传递155

12.8小波阻体157

12.9回转体的升力159

参考文献162

附录163

第13章轴对称流动的非线性理论164

13.1跨声速相似律164

13.2高超声速相似律167

13.3准确方程的“丢失解”168

13.4锥体绕流的精确解169

参考文献171

第14章有限翼展机翼的相似律172

14.1亚声速流中的相似律172

14.2跨声速流中的相似律176

14.3超声速流中的相似律178

14.4高超声速流中的相似律179

目录v
iv可压缩流体气动力学讲义（中译版）

第15章超声速流中的矩形机翼181

15.1源和偶极子的分布181

15.2源分布和机翼厚度分布之间的一般关系184

15.3零攻角矩形机翼——阻力问题186

15.4极小展弦比时矩形机翼的阻力190

15.5矩形平板的升力问题191

15.6偶极子分布和升力分布之间的一般关系196

15.7矩形机翼的气动特性197

附录199

第16章线性化超声速机翼理论201

16.1无限翼展后掠翼201

16.2三角形源分布202

16.3箭头形机翼206

16.4反流定理209

16.5机翼边缘的条件211

16.6机翼后面的流动212

参考文献213

第4卷流体的黏性与导热

第17章黏性可压缩流体的流动219

17.1应力及其转换方程219

17.2应变率及其转换方程221

17.3应力和应变率之间的关系222

17.4应力应变关系正确性的证明226

17.5纳维斯托克斯方程227

17.6能量方程229

第18章边界层232

18.1边界层方程232

18.2边界层中的定常流和温度速度关系234

18.3无压力梯度的边界层236

18.4平板上边界层的近似解238

18.5辐射冷却241

18.6回转体上的定常边界层242

18.7积分定理245

18.8层流边界层的稳定性和湍流边界层248

参考文献249

第19章边界层和激波的相互作用251

19.1λ激波和简单激波251

19.2激波软化概念的应用252

参考文献253

附录A习题254

附录B考试试题260

附录C参考文献中译名261

译后记274

本书为钱学森1947—1949年在麻省理工学院航空系教授可压缩流体气动力学课程讲义的中译版，体现了当时前沿的空气动力学水平。本书共分19章。第1～4章为基本原理，给出可压缩流描述的基本参数和基本原则。第5～11章讨论相对简单的各种类型二维流动，从不可压无旋流动开始，到亚、跨、超、高超声速流动的各种处理方法，包括速度图法、相似律、线性化理论等。第12～16章针对不同翼型不同流速进行三维分析。第17～19章集中于黏性效应的讨论，涉及流体的黏性、速度与温度边界层，边界层与激波相互作用等。

本书数学推导精致、内容翔实、物理概念明晰，在讲解理论知识的同时还传授了怎么把握物理本质建立数学模型的理念和方法。这对于当今工程或技术科学的学者仍具有很现实的意义。