气体激光动力学及器件优化设计

引论

气体动静压轴承的动力学及热力学第1章

气体轴承的动力学和热力学

1.1 概述

1.2 气体动压轴承的动力学特点

1.3 气体静压轴承的动力学特点

1.4 气体轴承内的热力过程

1.4.1 概述

1.4.2 气体轴承内摩擦的影响——热力学第一定律

1.4.3 气体轴承的效率

1.5 气体静压轴承内的热力学过程

1.6 气体动压轴承内的热力学过程

1.6.1 气体动压轴颈轴承内的流场

1.6.2 气体动压轴承内的热力学多变过程

1.6.3 具有轴向槽的气体动压轴颈轴承的计算

1.7 气体动静压轴承内的热力学过程

1.7.1 概述

1.7.2 动静压轴颈轴承内的流动过程

气体动静压轴承的动力学及热力学第2章

气体动静压轴承的Reynolds润滑方程

2.1 Reynolds润滑方程的一般形式

2.1.1 概述

2.1.2 Reynolds润滑方程的一般形式

2.2 气体动静压轴承的Reynolds润滑方程

2.2.1 气体动静压轴承的热力学过程

2.2.2 气体动静压轴承的Reynolds润滑方程

2.2.3 全周轴颈轴承的边界条件和初始条件

气体动静压轴承的动力学及热力学第3章

气体动静压轴承Reynolds润滑方程的摄动解法

3.1 概述

3.2 分析气体轴承的微扰法

3.2.1 微扰法分解Reynolds润滑方程

3.2.2 微扰法分解Reynolds润滑方程的边界条件

3.2.3 轴承间隙内的质量守恒条件

3.3 稳态Reynolds润滑方程(3.3)的一阶摄动解

3.3.1 参考坐标系和方程（3.3）的解

3.3.2 一阶摄动方程的求解——单排供应的对称轴颈轴承

3.3.3 单排供应的轴颈轴承稳态压力p0的解式（3.86）中的系数A1j～A4j、B1j、B2j

3.4 单排供应的气体动静压轴颈轴承的承载能力和姿态角

3.5 单排供应的气体动静压轴颈轴承的摩擦

3.6 附录

3A1 稳态压力解式（3.86）中的系数A1j～A4j和B1j、B2j

3A2 有关承载力的积分

气体动静压轴承的动力学及热力学第4章

气体动静压轴承稳定性分析的摄动方法

4.1 概述

4.2 气体动静压轴承润滑膜反力的线性表示方法

4.2.1 润滑膜刚度系数和阻尼系数的定义

4.2.2 刚度系数与阻尼系数的坐标转换

4.3 滑动轴颈轴承支持的单圆盘转子的动力学方程

4.3.1 运动方程

4.3.2 润滑膜的当量刚度系数和当量阻尼系数所表示的转子动力学方程

4.3.3 润滑膜的稳定性

4.3.4 转子的自由振动

4.4 滑动轴承支承的单圆盘转子在第一临界转速和第二临界转速下的共振

4.5 当量刚度keq和当量阻尼deq的计算

4.6 气体动静压轴颈轴承的刚度系数和阻尼系数的微分方程和定解条件

4.7 方程（4.81）～（4.84）在实用中的特殊情况

4.7.1 气体动静压轴承的理想极端情况

4.7.2 气体动压轴承和ν1=ν的气体动静压轴承

4.7.3 不可压缩的液体动静压轴承

4.8 润滑膜的刚度系数和阻尼系数，固定参照坐标系的选择

4.8.1 润滑膜刚度系数和阻尼系数的积分式

4.8.2 临界条件下的刚度系数和阻尼系数

4.8.3 刚度系数和阻尼系数的固定坐标参照系的选择

气体动静压轴承的动力学及热力学第5章

气体动静压轴承静态特性的ΠH线性化方法

5.1 Reynolds润滑方程的ΠH线性化形式

5.2 定解条件

5.3 微扰方法分解微分方程（5.15）

5.4 稳态方程（5.26）的分解及其定解条件

5.4.1 方程（5.26）的齐次部分和非齐次部分

5.4.2 定解条件

5.4.3 齐次方程（5.31）的通解

5.4.4 非齐次方程（5.32）的特解

5.5 双排供应的对称动静压轴承

5.5.1 压力分布函数

5.5.2 双排供应的对称的气体动静压轴承的承载能力

5.6 附录194

5A1 关于Aij、Bij(j≠1)的值

5A2 关于Ai1、Bi1的值

气体动静压轴承的动力学及热力学第6章

气体润滑膜的刚度系数和阻尼系数的ΠH线性化方法

6.1 概述

6.2 扰动量的微分方程

6.2.1 动静压轴承的扰动润滑方程

6.2.2 特殊情况

6.3 扰动量微分方程的定解条件

6.3.1 动静压轴颈轴承的定解条件

6.3.2 特殊情况的定解条件

6.4 临界状况

6.4.1 概述

6.4.2 临界状况下的扰动微分方程

6.4.3 临界状况下的定解条件

6.5 扰动量s′和P′的关系

6.6 刚度系数和阻尼系数

6.6.1 有量纲的刚度系数和阻尼系数

6.6.2 量纲为1的刚度系数和阻尼系数2100433B

激光器以其卓越的性能和低廉的价格，在光纤通信、光纤传感、工业加工、医疗、军事等领域取得了日益广泛的应用。

在通信方面，激光器提供的1.30微米和1.55微米波段的激光是通信的两个低损耗窗口。激光器不仅能产生连续激光输出，而且能实现ps-fs超短光脉冲的产生，在DWDM系统有巨大的潜在应用。激光器使通信系统有更高的传输速度，更远的传输距离，起着不可替代的作用。

在传感方面，激光器用于相位型、波长型、光强型和偏振态型光纤传感中。在石油或天然气井中可测量温度和压力;在道路、桥梁和船壳中可测量应变;在飞机机翼中进行飞行健康监控;还能应用于光纤水听器和电流传感中。

在工业方面，激光器已经在金属和非金属材料的加工与处理、激光雕刻、激光产品打标、激光焊接、焊缝清理、精密打孔和激光图形艺术成像等方面很有作为。

在医疗方面，激光器因其体积小、光纤柔软性好，光束质量好，且不需冷却系统，已经得到了广泛的应用。光纤激光器使能缩短组织脱落和光致凝结的手术时间:同时使得眼科疾病如角膜成形、近视、远视等的治愈成功率大大提高。还在整容、切除肿瘤、治癌、皮肤病方面扮演重要的角色。

在军事方面，高功率激光器以其高亮度，小照射面积，体积小而倍受青睐。作为武器可以精确的瞄准打击并摧毁目标，另外在定位、测距、遥感、跟踪制导、激光雷达系统传感技术和空间技术等方面有着重要意义。

第1章 流体力学、热力学基础知识及场论初步

1.1 气体动力学发展概况

1.1.1 研究对象、特点及方法

1.1.2 流体力学与气体动力学的发展简史

1.1.3 气体动力学的分类

1.2 气体的基本属性

1.2.1 连续介质模型及流体物理量

1.2.2 气体的压缩性及输运性质

1.2.3 标准大气

1.3 矢量分析及场论初步

1.3.1 标量场、矢量场与张量场

1.3.2 标量场的梯度

1.3.3 矢量场的散度

1.3.4 矢量场的旋度

1.3.5 高斯公式和斯托克斯公式

1.4 作用于流体上的力、一点应力及应力张量

1.4.1 流体微团的运动分析

1.4.2 作用于流体上的力

1.4.3 流体中任一点的应力、应力张量

1.4.4 静止流体及无黏流体中的应力张量

1.4.5 应力张量与应变率之间的关系

1.5 描述流体运动的方法和基本概念

1.5.1 描述流体运动的两种方法

1.5.2 随体导数

1.5.3 系统与控制体

1.5.4 雷诺输运定理

1.5.5 迹线、流线、流面及流管

1.6 热力学基础知识

1.6.1 热力学系统及热力学状态、特性、过程

1.6.2 内能、热力学第一定律、焓及比热容

1.6.3 热力学第二定律、熵

1.6.4 完全气体、气体状态方程

1.6.5 等熵关系

1.7 流体的理论模型

第2章 流体运动基本方程组

2.1 连续方程

2.1.1 连续方程的积分形式及其应用

2.1.2 连续方程的微分形式及其应用

2.1.3 一维定常流动的连续方程形式

2.2 动量方程

2.2.1 动量方程的积分形式及其应用

2.2.2 动量方程的微分形式及若干简化形式

2.2.3 伯努利积分和拉格朗日积分

2.2.4 一维定常流动的动量方程形式

2.3 动量矩方程

2.3.1 动量矩方程的积分和微分形式

2.3.2 一维定常流动的动量矩方程形式

2.4 能量方程

2.4.1能量方程的积分形式及其应用

2.4.2 能量方程的微分形式

2.4.3 一维定常流动的能量方程形式

2.5 熵方程

2.6 N—S方程的定解条件及定解问题的适定性

2.6.1 初始条件

2.6.2 边界条件

2.6.3 N—S方程组定解问题适定性的讨论

2.7 黏性流体动力学的相似律

2.7.1 N—S方程组和边界条件的无量纲化处理

2.7.2 两个流体运动相似的充要条件

第3章 滞止参数与气动函数

3.1 声速与马赫数

3.1.1 声速

3.1.2 马赫数

3.2 滞止参数及临界参数

3.2.1 滞止状态、滞止参数及其应用

3.2.2 关于总压的讨论

3.2.3 极限状态、临界状态及速度系数

3.3 气体动力学函数及其应用

3.3.1 气动函数r（λ），π（λ）及ε（λ）

3.3.2 流量函数q（λ）及）y（λ）

3.3.3 冲量函数z（λ），f（λ）及r（λ）

第4章 膨胀波与激波

4.1 弱扰动在气流中的传播与马赫波

4.1.1 运动扰动源

4.1.2 气流流过静止扰动源

4.2 普朗特—迈耶（P—M）流动

4.2.1 膨胀波、弱压缩波的形成及其特点

4.2.2 P—M波的计算及P—M函数

4.3 激波及激波前后气流参数的基本关系式

4.3.1 激波的形成及其传播

4.3.2 激波前后气流参数关系的基本方程式

4.3.3 朗金—雨贡纽关系式

4.3.4 普朗特关系式

4.3.5 激波前后气流参数的基本计算公式

4.3.6 经过斜激波的气流折转角及激波曲线

4.3.7 激波图表及其计算

4.3.8 锥面激波及乘波体飞行器

4.4 膨胀波、激波的反射与相交

4.4.1 膨胀波、激波在直固壁面上的反射

4.4.2 膨胀波、激波在自由边界上的反射

4.4.3 膨胀波、激波的相交

4.5 一些具体的超声速流动问题中的波系分析

4.5.1 超声速进气道的激波系

4.5.2 超声速气流绕流翼型的激波系

4.5.3 压气机、涡轮中的激波与膨胀波

第5章 一维定常可压缩管道流动

5.1 一维定常流理论

5.1.1 问题描述及制约因素物理意义分析

5.1.2 几个制约因素同时作用时的基本方程

5.2 变截面管道流动

5.2.1 变截面一维等熵流动

5.2.2 收缩喷管

5.2.3 拉伐尔喷管

5.3 等截面摩擦管流

5.4 等截面换热管流

5.5 变流量加质管流

第6章 小扰动线性化理论

6.1 势函数、势函数方程及流函数、流函数方程

6.1.1 势函数及势函数方程

6.1.2 流函数及流函数方程

6.2 小扰动线性化方程及边界条件、压强系数公式

6.2.1 速度势方程的线性化

6.2.2 边界条件的线性化

6.2.3 压强系数的线性化

6.3 沿波形壁流动的二维精确解

6.3.1 亚声速流动

6.3.2 超声速流动

6.4 亚声速绕薄翼型定常流动的相似法则

6.4.1 速度势方程、边界条件、翼型几何参数及压强系数的变换

6.4.2 薄翼型气动参数的定义

6.4.3 亚声速气流绕薄翼型流动的相似法则

6.5 超声速气流绕薄翼型流动

6.5.1 物理模型与数学模型的建立

6.5.2 求解方法

6.5.3 气动力参数的计算

6.5.4 翼型升力及阻力系数的叠加计算

第7章 超声速流动的特征线法

7.1 特征线的一般理论

7.1.1 特征线的数学意义

7.1.2 定常二维超声速流中特征线的物理意义

7.1.3 两个偏微分方程的方程组的特征线法

7.2 定常二维超声速无旋流动的特征线法

7.2.1 控制方程、特征线方程及相容方程

7.2.2 特征线法数值计算的有限差分方程

7.2.3 不同单元的处理过程

7.2.4 已知几何形状的喷管内流动分析

7.3 定常二维等熵有旋超声速流动的特征线法

7.3.1 控制方程、特征线方程及相容方程

7.3.2 特征线法数值计算的有限差分方程

7.3.3 不同单元的处理过程

7.4 无黏、定常三维等熵超声速流动的特征线法

7.4.1 特征曲面及一般相容性方程

7.4.2 流特征面及沿流面的相容关系

7.4.3 波特征面及沿双特征线的相容关系

……

第8章气体的高超声速流动

第9章层流与湍流附面层

附表

参考文献 2100433B