高超声速飞行器近壁典型流场精细结构

本书介绍了高超声速飞行器近壁典型流场精细结构的研究进展，选取超声速附壁三角翼、超声速附壁有限高圆柱、超声速附壁半球结构及超声速湍流边界层为对象，结合NPLS、PIV、DNS等手段，探讨了近壁区典型流动结构的时空演化特征与动力学特性。本书可作为航空航天相关专业科研人员和工程技术人员的参考书，也可作为湍流研究领域和流动控制领域的学者及研究生的参考书。

丛书序
前言
第1章绪论/1
1.1研究背景及意义/1
1.2附壁典型结构流场/3
1.2.1壁面典型结构分类/3
1.2.2附壁三角翼结构流场/4
1.2.3附壁圆柱结构流场/7
1.2.4附壁锥体、方台等结构流场/9
1.3高超声速飞行器典型结构流场研究面临的问题/9
1.4小结/10
参考文献/12
第2章实验系统/23
2.1引言/23
2.2超声速静风洞/23
2.2.1超声速静风洞气动及结构设计/23
2.2.2流场校测/25
2.3实验模型/26
2.3.1附壁三角翼模型/26
2.3.2附壁有限高圆柱模型/28
2.3.3附壁半球结构模型/29
2.4流场NPLS测量系统/30
2.4.1NPLS系统组成及工作原理/30
2.4.2NPLS系统性能分析/31
2.5流场PIV测量系统/36
2.5.1超声速PIV系统的组成及工作原理/36
2.5.2超声速PIV技术的测量误差分析/36
2.6超声速密度场测量方法/38
2.6.1NPLS实验图像校准/38
2.6.2测量方法/39
2.7小结/40
参考文献/40
第3章附壁三角翼结构超声速流场精细结构/42
3.1激波结构/42
3.2拟序涡结构高分辨率成像/45
3.2.1流向切面拟序涡结构时空特征/45
3.2.2展向切面拟序涡结构时空特征/51
3.2.3横向截面涡结构/55
3.3速度场精细测量/57
3.3.1对称面速度场结构/57
3.3.21/4剖面速度场结构/60
3.3.31/2剖面速度场结构/63
3.4流场密度测量与脉动特性/67
3.4.1密度场结构/67
3.4.2涡结构对密度脉动的影响/68
3.4.3壁面效应对密度脉动的影响/70
3.4.4密度脉动非定常特性研究/72
3.5密度脉动信号多分辨率分析/74
3.6小结/78
参考文献/79
第4章附壁圆柱结构超声速绕流流场精细结构/80
4.1激波结构/80
4.2拟序涡结构时空演化特征/84
4.2.1流向切面拟序涡结构时空演化特征/85
4.2.2展向切面涡结构时空演化特征/97
4.3速度场结构/106
4.3.1复杂波系干扰区域的速度场结构/107
4.3.2尾迹区域的速度场结构/109
4.4绕流密度场结构及其脉动特性/111
4.4.1超声速圆柱绕流密度场结构/111
4.4.2密度脉动的沿程变化/112
4.4.3尾迹与壁面相互作用对密度脉动的影响/114
4.4.4不同时刻密度场脉动特征/116
4.5流场拓扑结构实验与数值模拟/118
4.5.1相同模型实验与计算结果对比分析/118
4.5.2尺度效应对圆柱绕流拓扑结构的影响/119
4.6小结/123
参考文献/124
第5章附壁半球结构超声速绕流流场精细结构/125
5.1激波结构/125
5.2拟序涡结构时空演化特征/128
5.2.1流向切面涡结构高分辨率定量成像/129
5.2.2展向切面涡结构高分辨率定量成像/139
5.3分离区、回流区及尾迹的动力学特性/149
5.4密度场时空特性/154
5.4.1密度场定量测量/154
5.4.2半球尾流涡结构对密度脉动的作用效应/155
5.4.3壁面效应对密度脉动的特性/157
5.4.4密度脉动非定常性/159
5.5流场拓扑结构实验与数值模拟/160
5.5.1实验与数值模拟对比分析/160
5.5.2不同尺度超声速半球绕流拓扑结构/163
5.6小结/166
参考文献/167
第6章超声速流场自持合成射流精细结构与控制/169
6.1引言/169
6.2自持合成射流超声速流场精细结构/170
6.2.1实验装置介绍/170
6.2.2自持合成射流流向瞬时流场特性/172
6.2.3自持合成射流展向瞬时流场特性/175
6.2.4自持合成射流流向涡的演化特性/178
6.2.5射流穿透深度与动量通量比/180
6.3自持合成射流超声速边界层转捩控制研究/181
6.3.1实验装置介绍/181
6.3.2自持合成射流超声速边界层转捩流场精细结构/182
6.4自持合成射流超声速前台阶流动分离控制研究/186
6.4.1实验装置介绍/186
6.4.2前台阶瞬时流场特性/186
6.4.3自持合成射流前台阶流场控制精细结构/188
6.4.4自持合成射流前台阶流场密度脉动特性/190
6.5小结/195
参考文献/195
第7章超声速湍流边界层精细结构与控制/197
7.1引言/197
7.2超声速湍流边界层湍流统计与结构分析/197
7.2.1来流条件与数值设置/197
7.2.2瞬时流场特性/200
7.2.3湍流统计分析/202
7.2.4湍流结构分析/208
7.2.5湍流摩阻分析/213
7.2.6湍动能平衡方程/218
7.3基于流向条纹壁面吹气控制的超声速湍流边界层统计与结构分析/221
7.3.1控制思路与数值设置/221
7.3.2湍流统计分析/222
7.3.3湍流结构分析/228
7.3.4壁面摩阻分析/234
7.4基于速度温度耦合控制的超声速湍流边界层统计与结构分析/236
7.4.1控制思路与数值设置/236
7.4.2湍流统计分析/238
7.4.3湍流结构分析/248
7.4.4湍流摩阻分析/253
7.5小结/256
参考文献/256