空气动力学是应用面非常广的专业基础课,在航空、航天、机械、动力、能源、环境等专业领域涉及广泛。本课程希望建立学生知识结构和能力结构的对应关系,从而培养学生数学、自然科学和工程知识的应用能力、对工程问题的识别和提炼、定义和表达、分析和实证的能力以及运用技术、技能和现代工程工具从事工程实践的能力。最终,为今后学生在学习专业课程,从事相关的工程技术和科学研究工作打下坚实的基础。
本课程分为相对独立而又有机结合的空气动力学基础和飞行器空气动力学两部分。分别介绍空气动力学基础知识、流体运动基本方程和基本规律、不可压无黏流、低速黏流和边界层流动基础、高速可压流动、低速翼型和机翼的气动特性、亚声速翼型和机翼的气动特性等知识。
通过本课程的学习,使学生具备以下能力:
1. 熟知空气动力学的发展历程;掌握空气动力学的基本任务和研究方法。
2. 掌握空气动力学的基本概念、基本理论;能够运用空气动力学静力学、运动学及动力学基本方程求解实际工程问题。
3. 掌握低速不可压平面位流中流函数、位函数与速度的相互关系;能够运用基本流的速度场求解其位函数和流函数;能够运用基本位流叠加的较复杂的流动的位函数和流函数求解其速度场。
4. 理解边界层的概念、意义和特征;能够运用动量积分关系根据平板边界层的速度分布求解平板边界层特征参数。
5. 掌握高速可压缩流动的基本概念;掌握一维定常绝热流动的能量方程及其各种形式;能够运用一维定常绝热流的气动函数参数关系和正激波前后气流参数关系求解简单可压缩流动问题。
6. 掌握翼型的几何参数、气动参数定义及其气动特性;能够运用薄翼理论求解简单翼型的气动特性。
7. 体会和感受空气动力学中分析问题和解决问题的思想方法,使学生逐步树立起初步的解决实际空气动力学问题的能力。
本课程的学习环节包含:授课视频学习、参与课程讨论、完成章节练习题、参加期末考试。
课程学习成绩由两部分构成:
(1)过程考核(测验、课后作业等):参与一定次数的课堂交流讨论;完成课后各章节作业、测验,考核作业完成的质量。过程考核占30%。
(2)期末考试:课程结束后,学生可以参加课程的最后考试,成绩占70%。
先修课程:高等数学、理论力学、材料力学等
[1]《空气动力学》,闫再友、陆志良、王江峰,科学出版社,2018年9月。
[2]《空气动力学基础》,陈浮、权晓波、宋彦萍,哈尔滨工业大学出版社,2015年 1月。
[3]《流体力学》,丁祖荣,高等教育出版社,2018年 7月。
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