一维不定常流体动力学(第2版) 科学版

本书主要介绍一维不定常流体动力学的基本概念和系统理论，着重分析一维流体运动中波的产生、传播及相互作用，介绍一维流场问题的求解方法、重要结论及其在实际问题中的应用，为研究流体动力学和冲击波问题提供基础理论.本书内容包括基本控制方程组、特征线方法、一维不定常连续流动、冲击波、波的相互作用、自模拟运动等。

前言
符号说明
第1章绪论1
1.1流体力学基本框架1
1.2可压缩流与波5
1.2.1可压缩流相关概念5
1.2.2介质中的波传播10
1.2.3一维纵向波运动14
1.3物体的运动和变形16
1.3.1运动与变形的描述17
1.3.2时间变化率18
1.3.3张量基础19
1.3.4典型运动与变形问题22
习题122
第2章基本控制方程组23
2.1流体本构关系23
2.1.1流体质团的变形23
2.1.2应力张量28
2.1.3流体应力–应变率关系32
2.2热力学与状态方程36
2.2.1流体状态参量及其变化36
2.2.2热力学定律37
2.2.3热力学状态函数和热力学关系式41
2.2.4流体状态方程44
2.3流体动力学基本方程组微分形式51
2.3.1守恒方程的一般形式51
2.3.2正交坐标系下方程组的一般形式59
2.3.3一维流动方程组68
2.4流体动力学方程组的积分形式73
2.4.1守恒方程的积分形式73
2.4.2间断面关系式75
习题279
第3章特征线方法81
3.1特征线的意义81
3.2小扰动的认识83
3.3特征线存在的本质86
3.3.1特征线的一般求解方法86
3.3.2小扰动问题的进一步认识88
3.3.3多变量问题89
3.4一维平面绝热流动90
3.4.1绝热运动的特征方程91
3.4.2黎曼不变量92
3.4.3用特征线方法处理流体力学问题95
3.5可约双曲型偏微分方程组96
3.5.1可约双曲型偏微分方程组的定义97
3.5.2可约双曲型方程组的特征线关系97
3.6特征线方法的一般性问题101
3.6.1依赖区和影响区101
3.6.2边值问题解的确定性102
3.6.3特征线基本性质103
习题3107
第4章一维不定常连续流动109
4.1简单波109
4.1.1简单波定义109
4.1.2简单波性质111
4.1.3等熵流动简单波解的一般形式112
4.2稀疏波与压缩波114
4.2.1基本概念114
4.2.2稀疏波的解118
4.2.3压缩波125
4.3等熵流动的通解128
4.3.1通解求解方法之一129
4.3.2通解求解方法之二132
4.3.3通解求解方法之三136
4.4稀疏波问题求解举例138
4.4.1稀疏波与稀疏波相互作用140
4.4.2稀疏波与界面的相互作用149
4.4.3稀疏波从固壁反射154
4.4.4高压气体推动刚体运动165
习题4169
第5章冲击波173
5.1冲击波的概念173
5.2冲击波关系式175
5.2.1正冲击波关系式175
5.2.2斜击波关系式179
5.2.3多方气体的冲击波关系式181
5.2.4凝聚介质中的冲击波185
5.2.5二次冲击波关系式193
5.3冲击波的基本性质196
5.3.1Hugoniot线和Rayleigh线196
5.3.2冲击波的能量分配204
5.3.3基本性质205
5.4弱冲击波近似208
5.4.1弱冲击波上的黎曼不变量208
5.4.2弱冲击波关系式209
5.4.3多方气体弱冲击波关系式211
5.4.4凝聚介质弱冲击波关系式212
5.5冲击波问题求解举例213
习题5219
第6章波的相互作用224
6.1波相互作用的基本情况224
6.1.1波与波相互作用现象224
6.1.2波与界面相互作用现象228
6.2p-u曲线分析方法229
6.2.1冲击波p-u曲线分析方法229
6.2.2简单波p-u曲线分析方法232
6.2.3冲击波p-u曲线与简单波p-u曲线的联系235
6.2.4p-u曲线分析方法的应用237
6.3波与波相互作用分析239
6.3.1冲击波–冲击波239
6.3.2冲击波–稀疏波241
6.3.3稀疏波–稀疏波244
6.4黎曼问题分析247
6.5波与界面相互作用分析252
6.5.1稀疏波–物质界面254
6.5.2冲击波–物质界面255
6.5.3冲击波与界面相互作用问题的进一步分析257
习题6264
第7章自模拟运动270
7.1量纲分析271
7.1.1引言271
7.1.2基本概念272
7.1.3π定理273
7.1.4相似现象277
7.2自模拟运动概述280
7.2.1基本概念280
7.2.2自模拟运动的条件281
7.2.3自模拟运动举例283
7.3自模拟运动的常微分方程组285
7.3.1方程的推导285
7.3.2方程的求解287
7.4强点爆炸问题的自模拟解289
7.4.1问题的提出289
7.4.2冲击波运动规律290
7.4.3流场内的解291
7.4.4波后流场分布情况294
7.4.5自模拟解的适用范围295
7.5球面冲击波的收聚运动296
7.5.1问题的提出296
7.5.2控制方程组及定解条件297
7.5.3方程组的求解300
7.5.4自模拟解303
7.5.5自模拟运动段的依赖区304
习题7306
参考文献308