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李锋，白鹏 等 著

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• 飞行器
• 低雷诺数
• 空气动力学
• 微型飞行器
• 无人机
• 流体力学
• 气动特性
• 数值模拟
• 实验研究
• 翼型设计

店铺： 天泰尚图书专营店

出版社： 中国宇航出版社

ISBN：9787515912707

商品编码：28018590130

包装：精装

出版时间：2017-03-01

基本信息

书名：飞行器低雷诺数空气动力学

定价：168.00元

作者：李锋,白鹏 等

出版社：中国宇航出版社

出版日期：2017-03-01

ISBN：9787515912707

字数：

页码：254

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《飞行器低雷诺数空气动力学》主体是作者李锋、白鹏在长期针对以临近空间太阳能无人机和微小型无人机为代表的低雷诺数飞行器总体和气动设计以及预测分析的研究成果基础上创作而成的，论述了相关的新进展和探索，同时结合外相关成果，对飞行器低雷诺数空气动力学及相关问题进行较为系统的阐述和梳理。《飞行器低雷诺数空气动力学》着眼于应用，同时适当地给出相关研究方法的理论基础，适合从事飞行器低雷诺数空气动力学学者、设计师和工程技术人员，以及高等院校相关专业研究生和本科生阅读和参考。

目录

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章 绪论
1．1 飞行器低雷诺数空气动力学的范畴和相关特性
1．2 低雷诺数空气动力学的主要问题
1．2．1 低雷诺数层流分离与转捩
1．2．2 低雷诺数气动特性的非线性特征
1．2．3 低雷诺数流动的数值模拟和风洞试验
1．2．4 低雷诺数流动三维效应
1．3 低雷诺数问题带来的挑战
1．3．1 低雷诺数效应对飞行器性能的影响
1．3．2 低雷诺数气动特性预测精度
1．3．3 低雷诺数流动机理、演化规律及低雷诺数效应的有效抑制
1．3．4 低雷诺数飞行器伴随的飞行力学响应和气动弹性问题
参考文献

第2章 低雷诺数空气动力学研究方法
2．1 低雷诺数气动问题数值模拟技术
2．1．1 低雷诺数空气动力学基本方程
2．1．2 RANS数值模拟方法
2．1．3 精细化数值模拟方法
2．1．4 低雷诺数流动数值算例及散布度分析
2．2 低雷诺数风洞试验技术
2．2．1 外低雷诺数试验设施设备
2．2．2 翼型气动力测试技术
2．2．3 低雷诺数风洞测力试验结果散布度分析
2．2．4 低雷诺数流动显示研究技术
参考文献

第3章 低雷诺数流动结构与气动特性
3．1 低雷诺数分离流动基础特性
3．2 经典层流分离泡
3．2．1 时均化经典层流分离泡
3．2．2 雷诺数对经典层流分离泡的影响
3．2．3 攻角对经典层流分离泡的影响
3．3 后缘层流分离泡
3．3．1 时均化后缘层流分离泡
3．3．2 后缘层流分离泡的试验验证
3．3．3 后缘层流分离泡的非定常特性
3．4 翼型低雷诺数气动特性攻角非线性效应
3．4．1 翼型低雷诺数气动特性小攻角非线性效应
3．4．2 翼型低雷诺数气动特性中到大攻角静态滞回效应
3．5 翼型流动结构与气动特性随雷诺数演化规律
3．5．1 低雷诺数时均化流动结构与气动特性演化规律
3．5．2 非定常分离特性随雷诺数的演化规律
3．6 来流湍流度、表面粗糙度对低雷诺数气动特性影响
3．6．1 来流湍流度影响
3．6．2 表面粗糙度影响
3．7 蒙皮振动对翼型低雷诺数流场结构和气动特性影响
3．7．1 蒙皮振动对翼型流场结构和气动特性的影响
3．7．2 蒙皮振动对流场非定常特性的影响
3．7．3 振动频率的影响
3．8 低雷诺数三维流动特性
3．8．1 翼段低雷诺数流动的三维效应
3．8．2 大展弦比机翼低雷诺数气动特性
3．8．3 小展弦比机翼低雷诺数气动特性
参考文献

第4章 临近空间飞行器螺旋桨技术
4．1 低雷诺数螺旋桨气动特性及分析方法
4．1．1 低雷诺数螺旋桨流动结构与气动特性
4．1．2 低雷诺数螺旋桨气动特性分析方法
4．1．3 高空螺旋桨算例验证
4．2 低雷诺数螺旋桨气动设计
4．2．1 基于粒子群算法的翼型和桨叶气动优化设计方法
4．2．2 螺旋桨气动优化设计
4．2．3 临近空间太阳能无人机螺旋桨特性
4．3 推进系统多工况匹配技术
4．4 高空低雷诺数螺旋桨气动特性试验技术与验证
4．4．1 低雷诺数螺旋桨相似理论
4．4．2 高空低雷诺数螺旋桨试验方法
4．4．3 临近空间太阳能无人机螺旋桨地面试验
参考文献

第5章 低雷诺数飞行器相关飞行力学特性
5．1 飞行力学方程及假设
5．1．1 刚性飞行器动力学及运动学方程
5．1．2 运动方程线性化
5．1．3 小扰动运动方程组
5．2 飞行器质量和气动特征
5．2．1 质量特性
5．2．2 气动特性
5．3 气动导数计算方法及机理分析
5．3．1 俯仰动导数
5．3．2 滚转动导数
5．3．3 航向动导数
5．3．4 计算公式验证
5．3．5 动导数机理分析
5．4 临近空间太阳能飞行器在静止大气中的稳定性
5．4．1 纵向稳定性
5．4．2 横航向稳定性
5．5 临近空间太阳能飞行器在风场中的稳定性
5．5．1 考虑风场影响的横航向运动方程
5．5．2 定常水平风和垂直风对横航向稳定性的影响
5．5．3 横航向运动参数对风场扰动的响应
5．6 飞行控制技术
5．6．1 纵向飞行控制
5．6．2 横航向飞行控制
5．6．3 在风场中的横航向控制策略
参考文献

第6章 低雷诺数流动相关的气动弹性力学
6．1 气动弹性力学的发展和挑战
6．1．1 低雷诺数飞行器气动弹性的特征
6．1．2 非定常气动力
6．1．3 柔性结构动力学
6．1．4 气动弹性耦合
6．2 低雷诺数非定常气动力
6．2．1 非定常气动力的一般特性
6．2．2 非定常数值计算技术
6．2．3 低雷诺数非定常气动力模型方法
6．3 柔性结构
6．3．1 柔性结构的描述方法
6．3．2 本征梁模型参数
6．3．3 柔性梁结构特性和模型验证
6．4 低雷诺数柔性结构气动弹性技术
6．4．1 颤振分析和预示
6．4．2 突风载荷及响应分析
6．4．3 气动弹性与飞行力学耦合
6．4．4 主动气动弹性技术
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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好的，这是一本关于仿生学在工程设计中的应用的图书简介，内容详尽，不涉及您提供的书名及其主题。 --- 图书名称：仿生设计：从自然启示到工程实践 内容简介 第一部分：生命的智慧与工程的蓝图 在人类文明的漫长历史中，我们对自然界的观察与模仿从未停歇。从古老的飞鸟逐梦到昆虫的精巧结构，生命体在数百万年的进化过程中，发展出令人惊叹的适应性、效率和鲁棒性。本书《仿生设计：从自然启示到工程实践》旨在系统梳理和深入剖析仿生学（Biomimetics）这一交叉学科的前沿进展，探讨如何将生物系统的原理、机制和结构有效地转化为创新性的工程解决方案。 本书的第一部分着重于构建仿生学的理论基础和方法论框架。我们首先回顾仿生学在不同工程领域（如材料科学、结构工程、流体力学和能源系统）中的历史演进与哲学思辨。核心章节深入探讨了如何进行有效的“自下而上”与“自上而下”的仿生研究。“自下而上”侧重于对特定生物学现象或结构的微观分析，例如荷叶表面的超疏水性（Lotus Effect）如何指导新型防污涂层和自清洁材料的开发；壁虎脚掌的范德华力附着机制如何启发无残留胶粘技术。“自上而下”则更关注于宏观层面的系统功能对标，例如鸟类的飞行控制系统如何启发无人机群的协同与导航算法。 本部分详细阐述了仿生设计流程中的关键步骤：观察与解构、抽象与建模、转化与实现。书中提供了大量的案例分析，展示了如何从复杂的生物系统信息中提取出可被工程化描述的数学模型和物理原理。例如，对白蚁丘内通风系统的研究如何推动了对被动式建筑热力学控制系统的创新设计。我们强调，成功的仿生设计并非简单的复制，而是对自然原理的深刻理解和功能性映射。 第二部分：材料、结构与功能界面的突破 仿生学对当代工程领域产生的最直接影响体现在材料科学和结构设计方面。本书的第二部分聚焦于这些关键领域的革命性进展。 在仿生材料学方面，本书详尽介绍了源于自然界的层次化结构材料（Hierarchical Materials）。我们不仅讨论了蜘蛛丝的强度与韧性平衡机制（韧性与强度的协同作用），还深入分析了珍珠母（Nacre）的“砖-泥”结构如何实现远超传统陶瓷的抗冲击和抗裂纹扩展能力。重点章节解析了如何利用增材制造技术（如3D打印）精确复现这些多尺度结构，从而制造出具有超常性能的新一代复合材料。此外，对海洋生物骨骼（如硅藻和海绵）的孔隙结构研究，为设计高性能多孔吸附剂和生物医学支架提供了新的思路。 在仿生结构设计方面，重点剖析了结构轻量化与拓扑优化的自然范例。例如，对植物茎干和动物骨骼内部多孔结构的扫描电镜分析，揭示了在最小化材料用量的同时最大化承载力的优化策略。这直接影响了航空航天器和高性能体育器材的结构设计。我们还探讨了如何借鉴昆虫外骨骼的分段式柔性连接和自适应关节设计，以开发具有更高可重构性和环境适应性的机器人结构。 第三部分：流体动力学与能源系统的仿生革新 流体动力学是仿生设计中应用最为广泛且成果最为丰硕的领域之一。本书第三部分深入探讨了如何从自然界中汲取灵感，优化空气和水中的运动效率。 针对空气动力学，书中详细分析了鸟类和昆虫翅膀在不同飞行状态下的主动气动弹性（Aeroelasticity）和非定常气动效应。不同于传统固定翼设计，我们研究了如何通过模仿翅膀的俯仰、扭转和襟翼的动态变化来实现更低的失速速度、更高的机动性和更安静的运行。对于风能捕获系统，我们借鉴了鲸鱼鳍状结构（Tubercles）的粗糙前缘设计，以提高低速下的升阻比和抗湍流性能。 在水动力学方面，重点讨论了模仿鱼类和海洋哺乳动物的减阻策略。内容涵盖了鲨鱼皮的微观肋条结构如何通过控制边界层湍流来实现显著的摩擦阻力降低（Riblet Technology）。此外，我们还研究了海藻和水母的柔性体运动，为开发低能耗的水下机器人和推进系统（如波动推进器）提供了工程学上的可行路径。 第四部分：感知、控制与智能系统的仿生集成 现代工程系统的核心在于其感知、决策和控制能力。本书的最后一部分将目光投向了神经科学和行为生态学，探讨如何将这些生物智能集成到工程系统中。 仿生传感器是本部分的核心。我们详细介绍了如何模仿昆虫的复眼结构来设计具有广阔视场和高帧率的视觉传感器，以及如何借鉴生物触觉受体来开发高灵敏度的压力和振动传感器。特别是对嗅觉系统的模仿（电子鼻），展示了其在环境监测和化学物质识别方面的巨大潜力。 在控制与机器人学方面，重点阐述了群体智能（Swarm Intelligence）的算法基础，这些算法直接源于蚂蚁觅食、鱼群游动或鸟群迁徙的行为模型。我们探讨了如何利用这些去中心化、鲁棒性极强的分布式算法来优化物流调度、机器人编队和复杂系统的故障诊断。 总结 《仿生设计：从自然启示到工程实践》不仅是一本技术手册，更是一部启发创新思维的指南。它旨在为材料科学家、机械工程师、航空航天设计师以及机器人专家提供一个跨越学科的视角，帮助读者认识到，解决最棘手的工程难题，或许答案早已在自然界中以最精妙的方式呈现。本书强调了可持续性、资源效率和系统鲁棒性作为未来工程设计的核心原则，呼吁工程师们回归自然，以更智慧、更优雅的方式塑造我们的技术世界。 ---

评分☆☆☆☆☆

这本书的插图和图表真是太出色了！尤其是那些关于边界层分离和翼型设计的剖面图，细腻得让人惊叹。我花了很长时间对着那些复杂的流线图和压力分布图反复揣摩，感觉就像真的能触摸到那些微小的气流变化一样。作者在解释高升阻比和低雷诺数效应时的严谨性，尤其是在讨论如何利用这些效应来设计微小飞行器时，简直是教科书级别的示范。我特别欣赏其中关于“钝体”空气动力学特性的讨论，它颠覆了我过去对传统空气动力学中“光滑流线”的固有认知，让我看到了在特定尺度下，那些过去被视为“缺陷”的物理现象如何能被巧妙地利用起来。书中对于实验数据和数值模拟结果的呈现也十分到位，彼此印证，极大地增强了理论的可靠性。对于那些需要深入理解微小尺度下空气动力学本质的工程师和研究者来说，这本书提供的视觉和概念工具是无价之宝。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏把握得非常到位，它不像许多技术专著那样枯燥乏味，反而充满了探索的乐趣。作者巧妙地将历史背景融入到技术细节的阐述中，让我仿佛跟随一位经验丰富的先驱者，一步步走过低雷诺数研究的崎岖历程。我尤其喜欢它在介绍关键数学模型和简化假设时所采用的“逐步构建”的方法。每当一个复杂的公式出现时，作者总会先用通俗的语言解释其背后的物理意义，然后再逐步推导出数学形式，这极大地降低了初学者的学习门槛。读起来一点也不费力，甚至有种引人入胜的“侦探小说”的韵味，每次读完一个章节，都会有一种“原来如此”的豁然开朗感。对于想快速掌握该领域核心概念但又不想被海量公式淹没的专业人士来说，这种平衡掌握得堪称完美。

评分☆☆☆☆☆

我必须赞扬这本书在处理“实际应用”方面的深度和广度。它不仅仅停留在理论层面，更是将这些空气动力学原理与现实世界中的无人机、微型飞行机器人的设计紧密结合。书中详细分析了不同驱动方式（如扑翼和旋转翼）在极低雷诺数环境下的效率差异，并针对性地提出了优化策略。其中关于材料选择和结构轻量化对整体气动性能影响的章节，简直是为我正在进行的项目量身定做的参考手册。它没有提供现成的“灵丹妙药”，而是教会我们如何系统性地分析和解决那些“尺度效应”带来的独特挑战。这种既贴近工程实践，又保持理论深度的写作风格，使得这本书的实用价值远超同类书籍，真正做到了理论指导实践，实践反哺理论的良性循环。

评分☆☆☆☆☆

这本书在术语的定义和概念的辨析上做到了近乎苛刻的精确性，这一点对于学术交流至关重要。例如，作者对“滑移流”和“克努森数”的解释，清晰地区分了它们在不同流态下的适用边界，避免了以往文献中常见的模糊不清之处。在阅读过程中，我发现作者对每一个核心术语的引用都非常审慎，常常会提及该术语在不同学派中的细微差别。这种严谨的态度极大地提升了文本的权威性和可靠性。对于需要撰写高水平研究论文或进行严谨技术评审的人来说，这本书提供了一个非常坚实的“术语基准”。它不仅是知识的传授者，更像是领域内的“标准制定者”，确保读者在后续的专业讨论中能够使用完全统一和准确的语言。

评分☆☆☆☆☆

从装帧和排版来看，这本书的设计也体现了对读者的尊重。纸张的质感很好，翻页时没有静电干扰，长时间阅读眼睛不易疲劳。更值得称赞的是，排版者对数学公式的处理达到了艺术品的级别——字体选择、间距调整都非常考究，即便是最复杂的张量表达式，看起来也清晰悦目，不会让人望而生畏。特别是那些需要并列展示的对比数据表格，格式统一、逻辑分明，使得数据对比一目了然，极大地提高了信息获取的效率。这种对细节的关注，体现了出版方对于学术作品质量的最高追求，让人在阅读知识的同时，也享受到了优质的阅读体验。这本书无疑是书架上值得珍藏的一本精品。