Fundamentals of Aerodynamics, 2 ed. pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill Companies

作者:John D., Jr. Anderson

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1991

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780071007672

丛书系列:

图书标签:

• Aerodynamics
• Fluid Dynamics
• Aerospace Engineering
• Engineering
• Physics
• Fluid Mechanics
• Aircraft
• Flight
• Second Edition
• Textbook

深入流体动力学的边界：从基础到前沿的探索 《空气动力学基础，第二版》（Fundamentals of Aerodynamics, 2 ed.） 是一本专注于空气动力学核心原理的权威著作。本书旨在为航空航天工程、机械工程以及相关领域的学生和专业人士提供一个坚实而全面的理论基础，并引导读者深入理解流体在空气动力学现象中所扮演的关键角色。 本书的结构经过精心设计，旨在系统地建立读者对空气动力学从宏观到微观的理解。它不仅涵盖了经典的气动力学理论，更融入了现代计算流体力学（CFD）的初步概念，确保内容的时效性和实用性。 第一部分：流体力学基础与空气动力学概论 本卷奠定了整个空气动力学研究的数学和物理基础。我们从流体力学最基本的概念入手，这是理解任何空气动力学问题的先决条件。 流体的基本性质与守恒定律： 详细探讨了流体的本构方程，包括密度、粘度和可压缩性等关键参数。重点阐述了质量守恒（连续性方程）、动量守恒（纳维-斯托克斯方程的引入）和能量守恒定律在流场分析中的应用。这些方程组是分析所有空气动力学问题的基石。 流场描述与分类： 深入剖析了不同类型的流动，包括定常流与非定常流、均匀流与非均匀流、无粘流与粘性流。引入了流函数和速度势的概念，为后续的无粘流分析奠定了数学工具。 伯努利原理与压力分布： 通过对理想流体（无粘、不可压缩）的分析，详细推导并应用了伯努利方程，用以描述流速与压力的相互关系。这对于初步估算机翼表面的压力分布至关重要。 相似性原理与量纲分析： 引入了雷诺数（Reynolds Number, Re）和马赫数（Mach Number, Ma）等无量纲参数的重要性。通过量纲分析，解释了如何利用缩比模型在风洞中进行实验，并将实验结果推广到全尺寸飞行器。 第二部分：低速（不可压缩）空气动力学 在这一部分，我们将焦点集中在马赫数远小于音速（Ma < 0.3）的情况，此时空气可以近似视为不可压缩流体。 二维翼型理论： 这是空气动力学中最经典的部分。本书详细介绍了库塔-茹科夫斯基定理（Kutta-Joukowski Theorem），用以计算由环量产生的升力。随后，通过等角映射理论（Conformal Mapping），特别是莫里奥特变换（Möbius Transformation）的应用，推导出经典翼型（如卡门-格劳尔特翼型族）的详细压力系数和升力特性。 有限翼上反作用： 现实中的机翼是有限展向的，这导致了翼尖涡流的产生，进而产生了诱导阻力。本书精确分析了下洗角（Downwash Angle）和有效攻角（Effective Angle of Attack）的概念，推导了椭圆升力分布的精确解，并介绍了矩阵方法在处理非椭圆升力分布时的应用，如倾斜和扭曲机翼。 阻力分析与剖面特性： 对阻力形式进行细致的划分，包括形状阻力（压差阻力）、摩擦阻力以及寄生阻力。详细分析了边界层分离现象，并探讨了如何通过翼型设计（如增加厚度、后掠角）来控制边界层行为，从而优化升阻比。 第三部分：可压缩流动与高超声速现象 随着飞行器速度的增加，空气密度的变化变得不可忽略。这一部分是理解高空高速飞行的关键。 一维可压缩流： 从基本等熵关系（Isentropic Relations）开始，推导了气流通过收缩-扩张管道（如火箭喷管）时的特性。重点讲解了马赫数对流动性能的决定性影响，以及临界马赫数的概念。 激波理论与斜激波/正激波分析： 详细分析了气流在遇到斜板或锥体时形成的斜激波（Oblique Shock Wave）的结构和特性。利用俄耳-亥姆霍兹关系（Rankine-Hugoniot Relations）来计算激波后的气流参数。正激波（Normal Shock Wave）的分析则用于理解跨声速流动中气流的快速增压过程。 跨声速空气动力学： 重点关注马赫数接近1的复杂区域。探讨了气动弹性（Aeroelasticity）中的颤振（Flutter）现象的初步概念，以及面积率法则（Area Rule）在减小高亚声速阻力峰值中的应用。 相似性原理在跨声速中的扩展： 介绍了薄翼理论在亚声速下的扩展，以及相似律（如施林-格劳尔特相似律）在连接不同马赫数下气动特性的作用。 第四部分：粘性流动与边界层理论 空气粘性在气动性能中扮演了核心角色，尤其是在飞行器表面。 边界层方程与近似： 引入了普朗特边界层假设，并推导了简化后的边界层方程。对层流和湍流边界层进行了区分，并探讨了边界层转捩（Transition）的机制。 积分方法与能量方程： 使用卡门动量积分方程（Karman Momentum Integral Equation），配合经验公式（如普朗特-布劳修斯关系），对边界层厚度和形状因子进行求解。这对预测气动加热和分离点至关重要。 三维流动与附着点： 探讨了三维流场中边界层的行为，特别是对机翼后缘附近的流动分离预测。 第五部分：计算方法导论与现代应用 为了适应现代工程需求，本书对数值方法的应用进行了简要介绍。 数值方法基础： 概述了求解纳维-斯托克斯方程的离散化技术，包括有限差分法和有限体积法。强调了CFD在处理复杂几何体和粘性效应方面的优势。 空气动力学实验技术： 简要介绍了风洞实验的原理、数据采集与处理，以及如何将实验数据与理论模型进行对比验证。 通过对这些内容的详尽阐述，《空气动力学基础，第二版》 力求成为读者掌握从经典到现代空气动力学研究体系的必备参考书。本书的数学推导严谨，物理图像清晰，旨在培养读者独立分析和解决复杂气动问题的能力。

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这本书的封面设计简直是灾难，那种过时的蓝色和毫无生气的字体组合，让我忍不住怀疑自己是不是买到了一本几十年前的印刷品。内容上，虽然作者试图涵盖空气动力学的方方面面，但讲解的深度却让人感到失望。比如，在处理复杂三维流场，特别是涉及到跨音速和超音速效应时，作者提供的数学模型和物理图像总是停留在非常基础的层面，缺乏进一步的深入探讨。对于那些真正想在航空航天领域深耕的读者来说，这本书更像是一个入门级的导览手册，而不是一本可以作为专业参考的权威著作。我花了大量时间试图从那些冗长且缺乏清晰逻辑的章节中梳理出核心概念，结果往往是疲惫和沮丧。更糟糕的是，书中的插图质量也十分堪忧，很多重要的流线图和压力分布图模糊不清，甚至有些图表的数据标注都有明显的错误，这在需要精确理解物理现象的学科中是绝对不能容忍的。我甚至得借助网络上的其他资料来重新学习书里讲到的基础概念，这本书的价值在很大程度上被它糟糕的呈现方式拉低了。

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从语言风格上讲，这本书的行文相当晦涩和学院派，充满了过于正式和冗余的表达。作者似乎执着于使用最复杂的句式和最专业的术语来阐述原本可以清晰表达的物理现象，这大大降低了文本的可读性。很多时候，我需要反复阅读同一段话三四遍，才能勉强捕捉到作者真正想表达的核心信息，这无疑严重拖慢了我的阅读进度。例如，在讨论边界层分离准则时，作者用了大段的篇幅来描述一个其实可以用一个简洁的图示或一个清晰的方程来概括的概念，使得关键信息被大量的文字噪音所掩盖。对于我们这些需要快速掌握和应用知识的工程师来说，时间成本是非常重要的考量因素。如果作者能够采用更直接、更现代的写作风格，用更直观的方式来引导读者理解那些反直觉的空气动力学现象，这本书的价值将会提升数倍。目前的版本读起来，更像是在啃一本被翻译得略显生硬的古老俄语教材，完全缺乏现代科学写作应有的那种简洁和精准。

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我得坦率地说，这本书的习题部分简直是形同虚设。如果说教材的价值有一半体现在配套的练习上，那么这本书的练习册部分可以说完全丧失了价值。很多题目要么过于简单，直接就是对文中某个公式的直接代入，几乎不需要任何思考和应用能力；要么就是设置得极其刁钻，但题目描述本身又极其模糊，根本无法确定应该采用哪种理论模型或假设条件进行求解。更令人不解的是，书后对这些习题的解答缺失得令人发指！没有详尽的步骤推导，甚至连最终答案都没有提供，这对于自学者来说无疑是晴天霹雳。一本优秀的教材应该能引导读者从基础到复杂，通过解决问题来巩固和深化理解，而这本教材的习题设计和配套支持，完全没有起到任何辅助作用，反而成了检验读者耐心的试金石。我尝试自己解决了一些中等难度的题目，但由于缺乏标准参考，我至今无法确定我的解题思路是否真正把握住了空气动力学中那些微妙的物理精髓。

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说实话，这本书的组织结构混乱得让人抓狂。它似乎是把各个空气动力学分支的概念一股脑地塞进了有限的篇幅里，缺乏一个平滑的、循序渐进的学习路径。刚读完一个基本的翼型升力公式，下一页可能就跳到了激波的非等熵特性，两者之间的衔接生硬得像是被人强行拼凑起来的。这使得初学者在尝试构建完整的知识体系时会感到极其吃力，很容易在概念的海洋里迷失方向。我花了很长时间才明白作者的意图——他似乎想做一个“包罗万象”的概览，但最终却弄成了一个“什么都说了，但什么都没讲透”的尴尬局面。如果一个概念很重要，它应该有足够的篇幅和清晰的上下文来支撑，而不是像这本书里那样，被几段简短的文字草草带过。对于一个需要扎实理论基础的工程学科来说，这种跳跃式的叙事方式是致命的缺陷，它没有培养读者的批判性思维，仅仅是提供了一堆零散的知识点，等待读者自己去消化和重组，这无疑是增加了读者的学习负担和挫败感。

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坦白地说，这本书在处理现代计算流体力学（CFD）前沿内容时，显得力不从心，甚至是完全脱节的。虽然它声称是第二版，理应与时俱进，但在提到数值方法、网格生成以及湍流模型（如RANS方程的实际应用）时，内容陈旧得令人尴尬。它似乎停留在上世纪八九十年代的教学水平，对诸如有限体积法、动量方程离散化的基本步骤，也只是蜻蜓点水式地提了一笔，完全没有提供任何可操作性的指导或现代软件应用中的注意事项。如今的空气动力学设计早已离不开数值模拟的支撑，一本合格的教材应当在理论与计算之间架起一座桥梁。然而，这本书却将两者割裂开来，将理论部分讲得不够深入，将计算部分又讲得过于肤浅。这使得读者在学完这本书后，依然对如何将这些公式应用到实际的仿真软件中感到茫然无措，仿佛学了一套在真实工程实践中无法落地的“理论玩具”，这种脱节感是这本书最致命的硬伤。

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