高等气体动力学课程大纲.doc

课程名称：高等气体动力学 英文名称：Advanced Gas Dynamics 一、课内学时： 48 学分： 3 二、适用专业：航空宇航科学与技术、兵器科学与技术 三、预修课程：气体动力学或流体力学，工程热力学 四、教学目的：本课程为航空宇航科学与技术、兵器科学与技术研究生提供与专业相关的更深入一步的气体动力学知识，通过学习使学生掌握可压缩流体多维流动的基本理论，并能够运用所学知识解决航空宇航科学与技术、兵器科学与技术有关的气动计算与设计问题。 五、教学方式：课堂讲授为主，自学为辅。 六、教学内容及对学生的要求： 1. 教学主要内容 1 可压缩流体的热力学与流体力学基础（4学时） 1.1 气体动力学的发展概况与研究范畴 1.2 流体力学控制方程组的积分与微分形式 1.3 流体运动的热力学基础 1.4 气体的黏性系数、热传导系数与扩散系数 1.5 声速、马赫数及弱扰动的传播 1.6 气体流动的特殊状态与气体动力学函数 2 膨胀波、压缩波与激波（4学时） 2.1 膨胀波与压缩波的形成 2.2 正激波与斜激波 2.3 波的相互作用 2.4 超声速圆锥绕流与轴对称锥型流的求解 2.5 超声速进气道与喷管的波系分析 3 可压缩一维定常管流（4学时） 3.1 变截面一维定常等熵流 3.2 等截面一维定常摩擦流 3.3 等截面一维定常加热流 3.4 变质量一维定常管流 3.5 广义一维流动的控制方程组与基本特征 *4 可压缩一维非定常流动（6学时） 4.1 可压缩无黏一维非定常流动的控制方程组 #4.2 守恒变量与原始变量方程组的特征分析 #★4.3 双曲型守恒律的弱解 4.4 广义一维非定常流动的特征线理论 4.5 一维非定常均熵流动 * 5 无粘可压缩流体多维定常绝热流的一般特征（6学时） 5.1 控制方程组 5.2 环量、转动速度和涡量 5.3 开尔文定理、克罗克定理与赫姆霍兹定理 5.4 无黏可压缩流体定常绝热流的热力学 5.5 流函数方程和势函数方程 6 小扰动流动引论（4学时） 6.1 平面声波的传播 6.2 控制方程组 6.3 小扰动线化理论 6.4 沿波形壁的二维流动 7 超声速流动（6学时） 7.1 二维定常无黏、无旋、等熵超声速流动的特征线法 7.2 二维定常无黏、有旋、等熵超声速流动的特征线法 7.3 三维定常无黏、等熵超声速流动的特征线法 7.4 二维非定常无黏、等熵超声速流动的特征线法 7.5 特征线数值计算的预估－校正算法 *8 粘性流动与湍流模型基础（8学时） 8.1 黏性流动的一般特征 8.2 控制方程组 8.3 N－S方程组的精确解 8.4 附面层理论 #8.5 湍流流动的基本方程 #8.6 湍流模型初步 ★9 高超声速流动（6学时） 9.1 高超声速流动的特征 9.2 斜激波与膨胀波 9.3 无粘流动分析 9.4 粘性流动分析 9.5 高温效应、高温无黏气体的平衡流与非平衡流 9.6 高温黏性气体动力学的控制方程组及其守恒形式 （注：“*”表示重点，“#”表示难点，“★”表示涉及学科前沿） 2. 对学生的要求 选修本课程的学生应具有较好的数学、力学基础知识，还应掌握气体动力学或流体力学，工程热力学等学科的基础知识，通过本课程的学习使学生掌握可压缩流体多维流动的基本理论，并能够运用所学知识解决航空宇航科学与技术、兵器科学与技术有关的气动计算与设计问题。 七、教材及学生必读参考资料： 1. [美]M.J.左克罗，J.D.霍夫曼.气体动力学.国防工业出版社，1984 2. 武晓松，陈军，王栋.固体火箭发动机气体动力学.国防工业出版社，2005 3. 王保国，刘淑艳，黄伟光.气体动力学.北京理工大学出版社，2005 八、大纲撰写人：武晓松 九、任课教师：武晓松