高超声速飞行器中的湍流及其应用

目录 丛书序 前言 第1章绪论1 1.1引言/1 1.1.1无序与有序/1 1.1.2线性与非线性/2 1.1.3定常与非定常/2 1.1.4利与害/3 1.2高超声速飞行器中的湍流问题/4 1.3可压缩湍流研究进展/6 参考文献/8 第2章可压缩湍流计算方法10 2.1控制方程/10 2.1.1NS方程/10 2.1.2雷诺平均方程与滤波方程/12 2.2计算方法/14 2.2.1WENO方法/14 2.2.2扰动方程及求解方法/19 参考文献/24 第3章高超声速边界层风洞试验技术26 3.1高超声速风洞/26 3.1.1风洞能力/27 3.1.2FD20风洞/29 3.1.3FD07风洞/30 3.1.4背景噪声测量/31 3.2边界层转捩测试技术/40 3.2.1平均/脉动热流测试技术/40 3.2.2脉动压力测试技术/42 3.2.3扰动信号的信噪比与改进技术/45 3.2.4红外热图技术/50 3.3信号分析方法/52 3.3.1奇异值分解/52 3.3.2经验模态分解/53 3.3.3小波变换/54 3.3.4互双谱分析/56 参考文献/57 第4章高超声速平板边界层59 4.1流动稳定性基本概念/59 4.1.1TS扰动波/59 4.1.2Mack模态/60 4.1.3中性曲线/60 4.1.4不稳定扰动/60 4.2Mack模态扰动波测试试验/62 4.2.1扰动模态识别/62 4.2.2扰动模态确认/63 4.2.3Mack模态扰动的调制特征/67 4.3TS波与外部扰动波的相互作用/72 4.4TS波的空间演化过程/76 4.4.1**模态扰动波/76 4.4.2第二模态扰动波/80 4.5高超声速平板边界层自然转捩过程/83 4.6高超声速边界层中的小激波结构/86 4.7高超声速湍流场生成技术/87 4.7.1强制转捩方法/87 4.7.2基于时间发展流动的湍流入口/90 4.7.3可压缩湍流生成方法的比较/93 参考文献/95 第5章高超声速圆锥边界层97 5.1圆锥边界层转捩的攻角效应/97 5.2攻角对圆锥边界层基本流的影响/98 5.3圆锥边界层的线性稳定性分析/101 5.3.1网格收敛性/101 5.3.2程序验证/104 5.3.3线性稳定性分析结果/107 5.4圆锥边界层扰动的非线性过程模拟/116 5.4.1计算模型/117 5.4.2扰动波发展演化过程/118 5.4.3条纹失稳现象/120 5.5风洞试验结果/122 5.5.1试验数据可靠性检查/123 5.5.2小攻角下圆锥边界层转捩线/124 5.5.3脉动热流信号的特征/127 5.5.4表面条纹结构/129 参考文献/135 第6章可压缩混合层137 6.1混合层流动基本概念/137 6.1.1时间发展与空间发展混合层/137 6.1.2对流输运速度与对流马赫数/138 6.1.3混合层厚度定义/138 6.2混合层的二维亚谐作用机制/139 6.3混合层的二次失稳现象/148 6.3.1混合层二次失稳现象的数值模拟结果/149 6.3.2基于同相点概念的二次失稳分析模型/150 6.4混合层扰动演化的非线性过程分析/157 6.4.1混合层非线性失稳的时空间歇现象/158 6.4.2混合层失稳现象的非线性动力学分析/161 6.5超声速混合层流动稳定性/169 6.6可压缩混合层的流动显示试验/175 6.6.1试验设备与流动显示技术/175 6.6.2KH失稳结构的显示与测量/177 6.6.3混合层三维结构的流动显示/181 6.7混合层控制原理/185 6.7.1二维扰动流动控制/188 6.7.2三维扰动流动控制/189 参考文献/190 第7章湍流应用案例192 7.1超燃冲压发动机进气道/192 7.1.1背景介绍/192 7.1.2人工转捩装置设计与风洞试验验证/196 7.2超燃冲压发动机燃烧室/200 7.2.1背景介绍/200 7.2.2低内阻光滑通道燃烧室设计及风洞直连试验验证/204 7.3钝锥再入体的飞行失稳/206 7.3.1背景介绍/206 7.3.2非对称转捩气动效应研究方法/208 7.3.3动态非对称转捩过程俯仰运动仿真模拟/209 7.3.4转捩附加动态气动力矩工程应用模型/212 参考文献/213 彩图215