旋翼空氣動力學是功率型飛行器(包括直升機、
螺旋槳飛機及旋翼機等)的空氣動力學的核心內容。
直升機旋翼空氣動力學問題是直升機設計過程中的先
導並且是具有全局性影響的重要研究問題。這本由曹
義華編著的《現代直升機旋翼空氣動力學》的基本內
容是，首先介紹經典旋翼空氣動力學的基本理論，然
後就現代旋翼空氣動力學的先進數值模擬技術作詳細
論述，最後對旋翼飛行器設計中所遇到的空氣動力學
問題作實例解算分析；從數學角度介紹數值模擬技術
和理論計算方法的原理，在側重於物理概念的基礎上
，盡可能地從直升機設計工程的角度闡明直升機旋翼
空氣動力學的原理和現代前沿研究態勢。
本教材適用於高年級本科生或研究生，也可供從
事直升機設計與運用工程研究的工程技術人員及其他
相關專業人員學習參考。

第1章 緒論
1.1 空氣動力學的內容
1.1.1 定義
1.1.2 研究問題的類型
1.2 空氣動力學的研究工具
1.2.1 解析工具
1.2.2 計算工具
1.2.3 實驗工具
1.3 直升機概況
1.3.1 發展簡述
1.3.2 直升機分類
1.4 直升機空氣動力學發展概況
1.4.1 經典空氣動力學理論
1.4.2 基於CFD技術的旋翼流場模擬
1.4.3 旋翼計算聲學簡介
1.4.4 旋翼/機身等多部件的氣動干擾簡介
1.5 旋翼基本參數介紹
參考文獻
第2章 旋翼動量理論
2.1 引言
2.2 垂直飛行時的動量理論
2.2.1 垂直上升狀態
2.2.2 懸停狀態
2.2.3 垂直下降狀態
2.2.4 誘導速度普遍規律
2.3 前飛時的動量理論
2.3.1 平飛狀態
2.3.2 爬升和下滑狀態
2.3.3 誘導速度普遍規律
參考文獻
第3章 旋翼葉素理論
3.1 引言
3.2 槳葉翼型
3.2.1 槳葉翼型幾何參數
3.2.2 槳葉翼型空氣動力學特性
3.2.3 槳葉翼型設計
3.3 垂直飛行時的葉素理論
3.3.1 旋翼拉力和功率的微分形式
3.3.2 旋翼拉力和功率的積分形式
3.3.3 旋翼拉力的近似解析式
3.3.4 旋翼功率的近似解析式
3.3.5 完善繫數
3.4 基於葉素-環量理論的拉力繫數
3.5 基於葉素-動量組合理論的拉力繫數
3.6 前飛時的葉素理論
3.6.1 旋翼拉力和功率的積分形式
3.6.2 旋翼拉力和功率的近似解析式
3.6.3 旋翼功率的一般表達式
參考文獻
第4章 旋翼渦流理論
4.1 引言
4.2 基本概念
4.2.1 Kelvin定理
4.2.2 Helmholtz定律
4.2.3 Biot-Savart定律
4.2.4 渦與環量
4.3 垂直飛行時的渦流理論
4.3.1 儒氏旋翼渦繫模型
4.3.2 儒氏旋翼誘導速度
4.3.3 非儒氏旋翼渦繫模型
4.3.4 非儒氏旋翼誘導速度
4.4 前飛時的渦流理論
4.4.1 旋翼渦繫模型
4.4.2 旋翼誘導速度
4.4.3 槳葉附著渦環量的求解
參考文獻
第5章 旋翼自由尾流分析技術
5.1 引言
5.2 渦動力學基礎
5.3 自由渦繫模型
5.3.1 旋翼槳葉渦繫模型
5.3.2 旋翼尾跡模型
5.3.3 旋翼槳尖渦模型
5.3.4 渦核擴散模型
5.4 槳葉附著渦環量求解
5.5 遠尾跡渦絲控制方程
5.6 遠尾跡渦絲控制方程的求解
5.6.1 遠尾跡周期邊界條件
5.6.2 PIPc松弛迭代法求解過程
5.7 自由尾跡/面元法的耦合模型算例
5.7.1 求解方法
5.7.2 渦/面干擾
5.7.3 算例分析
參考文獻
第6章 旋翼CFD理論基礎知識
6.1 引言
6.2 適合旋翼的流體力學控制方程組
6.2.1 連續性方程
6.2.2 動量方程
6.2.3 能量方程
6.2.4 控制方程的選擇形式
6.3 控制方程的離散化
6.3.1 有限差分法(FDM)
6.3.2 有限體積法(FVM)
6.4 網格生成簡介
6.4.1 橢圓網格生成實例
6.4.2 多區重疊網格(嵌套網格)簡介
6.5 結論
參考文獻
第7章 旋翼N-S方程S刪PLE數值模擬方法
7.1 引言
7.2 SIMPLE算法
7.2.1 交錯網格技術
7.2.2 SIMPLE算法基本假設
7.2.3 SIMPLE算法基本步驟
7.2.4 SIMPLE算法的簡單算例
7.3 SIMPLER算法簡介
7.4 代數方程組的求解
7.5 前飛旋翼湍流場的數值模擬算例
7.5.1 流場控制方程
7.5.2 動量源項
7.5.3 算例方案描述
7.5.4 前飛流場分析
7.5.5 前飛性能預測
7.6 垂直下降旋翼湍流場的數值模擬算例
7.6.1 槳盤壓差源項計算
7.6.2 垂直下降算例方案描述
7.6.3 模型旋翼懸停算例驗證
7.6.4 垂直下降算例流場分析
7.6.5 垂直下降性能預測
7.7 斜下降旋翼湍流場的數值模擬算例
7.7.1 計算模型及方法
7.7.2 旋翼升阻氣動特性
7.7.3 單片槳葉壓力場隨周期的變化
7.7.4 孤立旋翼流場分析
7.7.5 旋翼/機身組合流場分析
參考文獻
第8章 旋翼TVD數值模擬方法
8.1 引言
8.2 TVD格式的概念和性質
8.2.1 TVD的概念
8.2.2 TVD的性質
8.3 TVD格式的構造
8.3.1 一階TVD格式
8.3.2 二階TVD格式
8.3.3 高階TVD格式簡介
8.4 對一維和多維方程組的推廣
8.4.1 一維方程組的推廣
8.4.2 多維方程組的推廣
8.5 算例：旋翼流場Euler方程Jameson/TVD數值模擬
8.5.1 主控方程
8.5.2 數值方法
8.5.3 結果分析
參考文獻
第9章 旋翼繞流N-S方程數值計算方法
9.1 引言
9.2 Jameson格式
9.2.1 標量人工粘性的中心差分方法
9.2.2 各向異性的人工粘性
9.2.3 矩陣人工粘性模型
9.3 TVD格式
9.3.1 TVD的概念
9.3.2 單調格式、保單調格式和TVD性質的充分條件
9.3.3 顯式一階TVD格式舉例
9.4 一種Jameson/TVD混合格式
9.4.1 N-S方程和通量修正法
9.4.2 旋翼流場N-S方程Jameson/TVD數值模擬方法
9.5 Jameson格式與其他格式
9.5.1 積分形式下的旋翼流動控制方程
9.5.2 空間離散格式
9.5.3 懸停旋翼流動的數值模擬
9.5.4 前飛旋翼流動的數值模擬
參考文獻
**0章 旋翼洗流和旋翼/機身/發動機耦合流場分析
10.1 引言
10.2 旋翼洗流分析
10.3 旋翼/機身干擾流場
10.3.1 “作用盤”假設
10.3.2 N-S方程直接模擬
10.4 旋翼/機身/發動機耦合流場
10.5 旋翼/機身/柱體耦合流場
10.5.1 旋翼/機身耦合流場
10.5.2 機身/柱體耦合流場
參考文獻
**1章 旋翼計算聲學基礎
11.1 引言
11.2 FfowcsWilliams-Hawkings方程和Kirchhoff理論
11.2.1 FfowcsWilliams-Hawkings方程
11.2.2 Kirchhoff理論
11.3 兩種方法的比較
11.4 槳渦干擾噪聲的模擬
11.5 計算流體力學方法
參考文獻
習題與思考題
附錄彩圖頁