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激波誘導分離的非定常效應 版權(quán)信息
- ISBN：9787030727985
- 條形碼：9787030727985 ; 978-7-03-072798-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
激波誘導分離的非定常效應 內(nèi)容簡介
本書圍繞跨聲速翼型、噴管流動、斜激波反射三種基本構(gòu)型介紹激波／邊界層干擾非定常問題的研究進展，給出大量的非定常壓力、氣動力實驗數(shù)據(jù)，并與不同數(shù)值模擬方法結(jié)果進行比較，評估URANS、RANSLES、LES方法在該問題上的適用性。在此基礎(chǔ)上，分析激波大尺度、低頻振蕩與聲耦合、渦脫落、渦對流等現(xiàn)象的關(guān)系，探討不同流動中激波非定常振蕩的成因；開展控制方法研究，總結(jié)渦流發(fā)生器、壁面抽吸、合成射流等不同控制手段對激波非定常振蕩的控制效果。
激波誘導分離的非定常效應 目錄
目錄
叢書序
系列序
譯者序
原書序（中文版）
縮略語
物理量定義
第1章 UFAST項目1
1.1 項目簡介/1
1.2 項目目標/1
1.3 項目參與單位/3
1.4 項目結(jié)構(gòu)/5
1.5 組織架構(gòu)/5
PartⅠ跨聲速干擾
第2章 凸起壁面上的激波/邊界層干擾11
2.1 簡介/11
2.2 QUB風洞實驗研究/11
2.3 上壁面型線設(shè)計/17
2.4 數(shù)值模擬方法和網(wǎng)格生成/20
2.5 邊界條件/22
2.6 實驗結(jié)果/23
2.7 URANS數(shù)值模擬結(jié)果/26
2.8 流動控制研究/31
2.9 LES和0ES結(jié)果/33
2.10 總結(jié)與下一步工作/43
參考文獻/43
第3章 雙圓弧翼型上的激波/邊界層干擾46
3.1 簡介/46
3.2 風洞實驗/47
3.3 數(shù)值模擬研究/53
3.4 數(shù)值模擬與實驗結(jié)果的對比/77
3.5 結(jié)論/84
參考文獻/86
第4章 帶副翼NACA0012翼型上的激波/邊界層干擾88
4.1 IoA實驗/88
4.2 數(shù)值模擬研究/98
4.3 結(jié)論/111
參考文獻/111
PartII噴管流動
第5章 翼型上的受迫激波振蕩115
5.1 簡介/115
5.2 風洞實驗/115
5.3 數(shù)值模擬/125
5.4 數(shù)值模擬與風洞實驗結(jié)果的對比/128
5.5 總結(jié)/135
參考文獻/13 6
第6章 噴管上的受迫激波振蕩137
6.1 簡介/137
6.2 實驗條件/137
6.3 數(shù)值方法/137
6.4 定常激波/邊界層干擾實驗結(jié)果/138
6.5 非定常激波/邊界層干擾實驗結(jié)果/142
6.6 數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的對比/147
6.7 對激波振蕩幅值預測的問題/152
6.8 結(jié)論與下一步工作/154
第7章 噴管與彎曲流道中的激波振蕩155
7.1 簡介/155
7.2 未施加流動控制的基本組實驗/156
7.3 流動控制/167
7.4 總結(jié)/177
參考文獻/178
PartIII斜激波/平板邊界層
第8章 馬赫數(shù)
1.7 流場中的斜激波/平板邊界層干擾183
8.1 簡介/183
8.2 風洞實驗/183
8.3 RANS數(shù)值模擬/191
8.4 LES數(shù)值模擬/199
8.5 數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的對比/202
8.6 結(jié)論/217
參考文獻/218
第9章 馬赫數(shù)2流場中的斜激波/平板邊界層干擾220
9.1 簡介/220
9.2 流場條件/220
9.3 研究方法/224
9.4 定常流動特征/225
9.5 非定常流動特征/230
9.6 結(jié)論/234
參考文獻/235
第10章 馬赫數(shù)2.25流場中的斜激波/平板邊界層干擾236
10.1 簡介/236
10.2 流場參數(shù)與條件/236
10.3 重要的流動結(jié)構(gòu)與特征/238 10.4 基本組數(shù)值模擬結(jié)果/242
10.5 控制組數(shù)值模擬結(jié)果/254
10.6 結(jié)論/256
參考文獻/257
Part IV總結(jié)
第11章 WP-2實驗研究總結(jié)261
11.1 簡介/261
11.2 主要結(jié)果/261
11.3 總結(jié)和待解決的問題/262
第12章 WP-3流動控制實驗265
12.1 簡介/265
12.2 主要結(jié)果/266
12. 3 結(jié)論/268
第13章 WP-4RANS/URANS數(shù)值模擬方法270
13.1 簡介/270
13.2 跨聲速流場中的流動分離/270
13.3 正激波/平板邊界層干擾/272
13.4 斜激波/平板邊界層干擾/277
13.5 結(jié)論/280
參考文獻/280
第14章 WP-5LES方法和RANS-LES混合方法281
14. 1目標與成果/281
14.2 跨聲速流場中的激波/邊界層干擾/281
14.3 正激波/邊界層干擾/283
14.4 斜激波/平板邊界層干擾/285
14.5 總結(jié)/287
叢書序
系列序
譯者序
原書序（中文版）
縮略語
物理量定義
第1章 UFAST項目1
1.1 項目簡介/1
1.2 項目目標/1
1.3 項目參與單位/3
1.4 項目結(jié)構(gòu)/5
1.5 組織架構(gòu)/5
PartⅠ跨聲速干擾
第2章 凸起壁面上的激波/邊界層干擾11
2.1 簡介/11
2.2 QUB風洞實驗研究/11
2.3 上壁面型線設(shè)計/17
2.4 數(shù)值模擬方法和網(wǎng)格生成/20
2.5 邊界條件/22
2.6 實驗結(jié)果/23
2.7 URANS數(shù)值模擬結(jié)果/26
2.8 流動控制研究/31
2.9 LES和0ES結(jié)果/33
2.10 總結(jié)與下一步工作/43
參考文獻/43
第3章 雙圓弧翼型上的激波/邊界層干擾46
3.1 簡介/46
3.2 風洞實驗/47
3.3 數(shù)值模擬研究/53
3.4 數(shù)值模擬與實驗結(jié)果的對比/77
3.5 結(jié)論/84
參考文獻/86
第4章 帶副翼NACA0012翼型上的激波/邊界層干擾88
4.1 IoA實驗/88
4.2 數(shù)值模擬研究/98
4.3 結(jié)論/111
參考文獻/111
PartII噴管流動
第5章 翼型上的受迫激波振蕩115
5.1 簡介/115
5.2 風洞實驗/115
5.3 數(shù)值模擬/125
5.4 數(shù)值模擬與風洞實驗結(jié)果的對比/128
5.5 總結(jié)/135
參考文獻/13 6
第6章 噴管上的受迫激波振蕩137
6.1 簡介/137
6.2 實驗條件/137
6.3 數(shù)值方法/137
6.4 定常激波/邊界層干擾實驗結(jié)果/138
6.5 非定常激波/邊界層干擾實驗結(jié)果/142
6.6 數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的對比/147
6.7 對激波振蕩幅值預測的問題/152
6.8 結(jié)論與下一步工作/154
第7章 噴管與彎曲流道中的激波振蕩155
7.1 簡介/155
7.2 未施加流動控制的基本組實驗/156
7.3 流動控制/167
7.4 總結(jié)/177
參考文獻/178
PartIII斜激波/平板邊界層
第8章 馬赫數(shù)
1.7 流場中的斜激波/平板邊界層干擾183
8.1 簡介/183
8.2 風洞實驗/183
8.3 RANS數(shù)值模擬/191
8.4 LES數(shù)值模擬/199
8.5 數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的對比/202
8.6 結(jié)論/217
參考文獻/218
第9章 馬赫數(shù)2流場中的斜激波/平板邊界層干擾220
9.1 簡介/220
9.2 流場條件/220
9.3 研究方法/224
9.4 定常流動特征/225
9.5 非定常流動特征/230
9.6 結(jié)論/234
參考文獻/235
第10章 馬赫數(shù)2.25流場中的斜激波/平板邊界層干擾236
10.1 簡介/236
10.2 流場參數(shù)與條件/236
10.3 重要的流動結(jié)構(gòu)與特征/238 10.4 基本組數(shù)值模擬結(jié)果/242
10.5 控制組數(shù)值模擬結(jié)果/254
10.6 結(jié)論/256
參考文獻/257
Part IV總結(jié)
第11章 WP-2實驗研究總結(jié)261
11.1 簡介/261
11.2 主要結(jié)果/261
11.3 總結(jié)和待解決的問題/262
第12章 WP-3流動控制實驗265
12.1 簡介/265
12.2 主要結(jié)果/266
12. 3 結(jié)論/268
第13章 WP-4RANS/URANS數(shù)值模擬方法270
13.1 簡介/270
13.2 跨聲速流場中的流動分離/270
13.3 正激波/平板邊界層干擾/272
13.4 斜激波/平板邊界層干擾/277
13.5 結(jié)論/280
參考文獻/280
第14章 WP-5LES方法和RANS-LES混合方法281
14. 1目標與成果/281
14.2 跨聲速流場中的激波/邊界層干擾/281
14.3 正激波/邊界層干擾/283
14.4 斜激波/平板邊界層干擾/285
14.5 總結(jié)/287
展開全部
激波誘導分離的非定常效應 節(jié)選
第1章UFAST項目 l.1項目簡介 UFAST項目的總體目標是根據(jù)航空工業(yè)的研發(fā)需求，推進激波/邊界層干擾非定常、強非線性問題的實驗和理論研究。歐盟開展的其他項目也曾探索過跨/超聲速流動中的激波/邊界層干擾問題，但并沒有對其非定常特性開展深入研究。近年來，隨著風洞實驗技術(shù)和數(shù)值方法的持續(xù)發(fā)展，具備了對該問題開展系統(tǒng)研究的能力。 機翼、噴管及進氣道等處的激波/邊界層干擾是工業(yè)部門*關(guān)心且亟待解決的關(guān)鍵問題，這幾類構(gòu)型作為基礎(chǔ)研究構(gòu)型，可以將其研究成果拓展至更復雜的構(gòu)型。此外，應用合成射流、渦流發(fā)生器等方法對激波/邊界層干擾及其非定常性開展流動控制研究。 UFAST項目將風洞實驗和數(shù)值模擬方法相結(jié)合，對兩類結(jié)果相互驗證，相互補充。數(shù)值模擬方面，應用RANS/URANS和RANS-LES混合方法，加深對激波主導的非定常流動中湍流模擬的認識;應用LES方法解析流場中的大尺度相干結(jié)構(gòu)，組成項目的數(shù)值模擬能力體系。 1.2項目目標 激波/邊界層干擾是高速流動中不可避免的空氣動力學問題，在跨/超聲速的內(nèi)外流場中，常導致邊界層分離，造成結(jié)構(gòu)損傷。當超聲速進氣道內(nèi)發(fā)生激波/邊界層干擾時，可能導致發(fā)動機進氣道效率降低。 UFAST項目研究的主要科學問題有如下幾種。 （1）來流邊界層中，與激波振蕩不存在顯著內(nèi)在聯(lián)系的高頻非定常特性。 （2）激波振蕩誘發(fā)的全流場非定常流動。 （3）由外界擾動或渦結(jié)構(gòu)脫落引起的分離泡“呼吸”過程。 （4）由于激波作用生成的湍流結(jié)構(gòu)（激波作用下的湍流生成和強可壓縮性效應）。 （5）分離區(qū)下游（確切地說是再附區(qū)下游）邊界層的再發(fā)展，其特征是渦結(jié)構(gòu)的相互作用及激波運動引起的低頻非定常流動。 （6）聲波強耦合生成的各種非定常流動。 激波與湍流流場中的渦結(jié)構(gòu)相互作用，生成更大特征尺寸的渦，這些大渦結(jié)構(gòu)向干擾區(qū)下游傳播并成為寬頻噪聲的主要來源之一。通過對這種非定常和/或大尺度相干渦主導的流動進行模擬，對流動非相似性和非平衡性有了新的認識，進一步，對強分離區(qū)中與非定常性和可壓縮效應相關(guān)的湍流尺度的變化有了更好的理解。 但是，針對跨聲速流場中的非定常流動，適用于不可壓縮流動的湍流模型無法準確預測激波振蕩等非定常現(xiàn)象。應用DES來進行跨聲速機翼繞流時，需要針對非定常性和可壓縮性修改湍流尺度參數(shù)。 總的來說，URANS、LES和RANS-LES混合方法等數(shù)值方法的預測能力亟待提高，需要從如下方面提高認識與相關(guān)能力：①針對非定常特性開展風洞實驗;②改進數(shù)值模擬方法;③提高對復雜流動的認識。 為了得到更具通用性、普適性的研究結(jié)論，需要對幾類激波主導的流動構(gòu)型開展理論、實驗與數(shù)值模擬研究。UFAST項目倡導各領(lǐng)域各機構(gòu)的專家學者開展緊密合作，共享資源與研究成果，共同實現(xiàn)研究目標。在項目的實施過程中，各參研單位的研究工作存在一定程度的交叉，有利于對研究成果進行對比驗證，并形成可靠的數(shù)據(jù)庫。 項目的**項目標是形成一個包含非定常流場結(jié)構(gòu)與激波振蕩等信息的實驗數(shù)據(jù)庫，流動速域范圍為跨聲速到超聲速（馬赫數(shù)2.25），構(gòu)型包括機翼、噴管、彎管/進氣道等。 研究工作分為“基本組”（代號WP-2）和“流動控制組”（代號WP-3），后者旨在為工業(yè)部門提出有效的流動控制方法與技術(shù)建議，降低非定常激波/邊界層干擾誘發(fā)的潛在風險，如調(diào)控非定常性、降低噪聲及緩解結(jié)構(gòu)疲勞等。流動控制技術(shù)主要基于對大渦的控制原理，如多孔壁面、渦流發(fā)生器、合成射流和電流體/磁流體激勵器等。 在UFAST項目中，注重實驗和數(shù)值工作之間的緊密結(jié)合，基于數(shù)值結(jié)果對實驗的幾何構(gòu)型或流動參數(shù)進行調(diào)整。 項目的第二項目標，是發(fā)展數(shù)值模擬方法與數(shù)值模擬技術(shù)，采用的數(shù)值方法包括RANS-URANS方法（代號WP-4），LES方法和RANS-LES混合方法（代號WP-5）、在項目開展過程中，應改進數(shù)值模擬方法與技術(shù)，并探究不同方法的適用范圍。UFAST項目力爭為激波/邊界層干擾的數(shù)值模擬提供有效的指導。 項目的第三項目標，是加強對各類激波/邊界層干擾流動的理解。獲得關(guān)于激波/邊界層干擾非定常特性的新認識，如低頻渦結(jié)構(gòu)脫落與激波運動之間的耦合，以及激波處端流的放大/衰減效應等，并提出^^系列尚不能完全解釋的科學問題，包括以下幾類。 （1）激波/邊界層干擾流場非定常性的本質(zhì)是什么？ （2）自由來流邊界層中的擾動與非定常流場之間是什么關(guān)系？ （3）可壓縮性和亞聲速湍流的作用機制是怎么樣的？ （4）激波腳附近的低頻信號與激波振蕩之間的關(guān)系？ 總的來說，在UFAST項目的牽引下，所有參研單位與科研人員都做出了重要貢獻，相關(guān)成果匯總在如下兩本著作：UFAST Experiments—Data Bank，Unsteady Effects in Shock Wave Induced Separation。 1.3項目參與單位 UFAST項目由來自10個歐洲國家（8個歐盟成員國、1個歐盟候選國，以及俄羅斯）的18個組織聯(lián)合開展，具體見表1.1。除了項目參研單位外，還成立了由4個工業(yè)部門（勞斯萊斯公司德國分部、達索飛機制造公司、阿萊尼亞宇航公司和ANSYS公司）組成的“觀察小組”，該小組主要參與UFAST項目會議并對研究結(jié)果進行分析與應用。 1.4項目結(jié)構(gòu) UFAST項目的研究工作主要分為兩部分：一是針對激波/邊界層干擾及其流動控制開展實驗研究，整理形成數(shù)據(jù)庫;二是采用URANS方法、RANS-LES混合方法和LES方法等開展數(shù)值模擬研究，并評估這些方法的適用性。 針對三種基本構(gòu)型開展非定常激波/邊界層干擾風洞實驗與數(shù)值模擬研究，見圖1.1。 圖1.2展示了UFAST項目的研究內(nèi)容結(jié)構(gòu)，每行為不同的研究模塊，如“基礎(chǔ)實驗”、“激波邊界層干擾流動控制實驗”、“RANS與URANS數(shù)值模擬方法”、“LES方法與RANS-LES混合方法”等;左起**列為不同研究模塊的序號、主要工作及負責人；其余三列為針對三種構(gòu)型開展的問題研究。 在“基礎(chǔ)實驗”中，使用字母來標記不同的構(gòu)型和流場參數(shù);在“流動控制組”中，使用數(shù)字標記不同的流動控制方法。因此，基于每一個實驗的字母和數(shù)字，可以識別研究單位及對應的具體構(gòu)型、流場條件與流動控制裝置。相似地，在RANS-URANS數(shù)值模擬方法、LES方法與RANS-LES混合方法研究中，通過這些標簽能夠索引對應的實驗工況。 1.5組織架構(gòu) 為了更好地促進項目內(nèi)部交流，UFAST項目中根據(jù)流動構(gòu)型和研究內(nèi)容將參研單位進行了分組，如圖1.3所示。
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