目錄
叢書序
前言
第1章 緒論1
1.1 高超飛行器的分類/1
1.2 高超聲速氣動(dòng)布局的需求/4
1.2.1 可用高升阻比的需求/4
1.2.2 機(jī)體推進(jìn)一體化的需求/4
1.2.3 寬域高性能的需求/5
1.3 本書的構(gòu)架/6
參考文獻(xiàn)/8
第2章 高超聲速流動(dòng)的空間推進(jìn)求解9
2.1 多組分化學(xué)反應(yīng)NS方程組/9
2.1.1 直角坐標(biāo)系下的多組分化學(xué)反應(yīng)NS方程組/9
2.1.2 控制方程的無(wú)量綱化及坐標(biāo)變換/12
2.2 多組分化學(xué)反應(yīng)拋物化NS方程組/14
2.3 拋物化NS方程組的偽時(shí)間迭代推進(jìn)求解/18
2.3.1 推進(jìn)面上的偽時(shí)間迭代方法/19
2.3.2 拋物化NS方程組的空間離散方法/20
2.3.3 空間推進(jìn)步長(zhǎng)的選取方法/21
2.4 空間推進(jìn)方法驗(yàn)證確認(rèn)/21
2.4.1 空間推進(jìn)求解超聲速層流流動(dòng)的驗(yàn)證與分析/21
2.4.2 空間推進(jìn)求解超聲速湍流流動(dòng)的驗(yàn)證與分析/26
2.5 本章小結(jié)/28
參考文獻(xiàn)/29
第3章 最小阻力旋成體構(gòu)型313.1流函數(shù)/31
3.2 氣動(dòng)阻力/33
3.2.1 封閉體氣動(dòng)阻力/33
3.2.2 前體/34
3.2.3 管狀前體/34
3.3 最小阻力封閉體/35
3.3.1 給定長(zhǎng)度和體積/38
3.3.2 給定長(zhǎng)度和中間點(diǎn)/39
3.4 最小阻力前體/40
3.4.1 子午線和阻力系數(shù)/42
3.4.2 給定長(zhǎng)度和直徑/43
3.4.3 馮？卡門曲線/44
3.5 最小阻力管狀前體/46
3.5.1 子午線和阻力系數(shù)/47
3.5.2 給定長(zhǎng)度和直徑/48
3.6 數(shù)值優(yōu)化最小阻力旋成體/49
3.6.1 優(yōu)化流程構(gòu)建/50
3.6.2 優(yōu)化流程測(cè)試/52
3.6.3 不同馬赫數(shù)的優(yōu)化結(jié)果/53
3.6.4 不同長(zhǎng)細(xì)比的優(yōu)化結(jié)果/56
3.7 本章小結(jié)/59
參考文獻(xiàn)/60
第4章 密切直激波乘波體63
4.1 直錐乘波體/64
4.1.1 直錐流場(chǎng)求解/64
4.1.2 直錐乘波流面追蹤/68
4.2 密切錐乘波體/70
4.2.1 密切錐乘波體的設(shè)計(jì)/70
4.2.2 密切錐乘波體的驗(yàn)證/73
4.3 密切內(nèi)錐乘波體/74
4.3.1 流線追蹤內(nèi)錐基準(zhǔn)流場(chǎng)/75
4.3.2 密切內(nèi)錐乘波體設(shè)計(jì)/76
4.3.3 密切內(nèi)錐乘波體流動(dòng)分析/78
4.4 密切曲面錐乘波體/80
4.4.1 密切曲面錐乘波體的設(shè)計(jì)方法/81
4.4.2 曲面錐的特征線設(shè)計(jì)/82
4.4.3 密切曲面錐乘波體設(shè)計(jì)分析/84
4.4.4 密切曲面錐乘波體和密切錐乘波體的比較/88
4.5 本章小結(jié)/91
參考文獻(xiàn)/91
第5章 密切最小阻力錐乘波體93
5.1 超聲速二元等熵流場(chǎng)的特征線求解/93
5.1.1 內(nèi)點(diǎn)單元過(guò)程/94
5.1.2 直接壁面點(diǎn)單元過(guò)程/97
5.1.3 激波點(diǎn)單元過(guò)程/98
5.2 最小阻力錐乘波體設(shè)計(jì)/99
5.2.1 最小阻力錐流場(chǎng)的特征線求解/99
5.2.2 密切最小阻力錐乘波體設(shè)計(jì)/102
5.3 密切乘波體的優(yōu)化對(duì)比/106
5.3.1乘波體設(shè)計(jì)狀態(tài)氣動(dòng)性能評(píng)估/106
5.3.2乘波體容積系數(shù)的計(jì)算/109
5.3.3 乘波體優(yōu)化流程/110
5.3.4不同底部壓力對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響/111
5.3.5 乘波體的對(duì)比優(yōu)化/113
5.4 本章小結(jié)/115
參考文獻(xiàn)/116
第6章 高超聲速二元進(jìn)氣道設(shè)計(jì)117
6.1 可控消波二元高超聲速進(jìn)氣道流場(chǎng)結(jié)構(gòu)/117
6.2 等熵?zé)o旋特征線控制方程/119
6.3 特征線控制方程的數(shù)值求解/122
6.3.1 流場(chǎng)內(nèi)點(diǎn)求解過(guò)程/122
6.3.2 壁面點(diǎn)的求解/123
6.3.3 流場(chǎng)中激波點(diǎn)的求解/124
6.3.4 壁面激波點(diǎn)的求解/125
6.4 可控消波二元進(jìn)氣道特征線設(shè)計(jì)過(guò)程/126
6.5 可控消波二元進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)應(yīng)用/132
6.5.1 可控消波二維進(jìn)氣道特征線設(shè)計(jì)/132
6.5.2 可控消波二維進(jìn)氣道黏性邊界層修正/134
6.5.3 前緣鈍度對(duì)進(jìn)氣道性能的影響/137
6.6 本章小結(jié)/139
參考文獻(xiàn)/139
第7章 三維內(nèi)轉(zhuǎn)式高超聲速進(jìn)氣道140
7.1 三維內(nèi)轉(zhuǎn)式進(jìn)氣道的基準(zhǔn)流場(chǎng)/141
7.1.1 Busemann進(jìn)氣道/141
7.1.2 軸對(duì)稱等熵逆置噴管流場(chǎng)/144
7.1.3 可控消波內(nèi)轉(zhuǎn)式基準(zhǔn)流場(chǎng)/150
7.1.4 圓形出口內(nèi)轉(zhuǎn)式進(jìn)氣道設(shè)計(jì)示例/153
7.2 微修型方轉(zhuǎn)圓進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)評(píng)估/155
7.2.1 圓形出口截面內(nèi)收縮進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)/155
7.2.2 方形入口截面內(nèi)收縮進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)/156
7.2.3 方轉(zhuǎn)圓進(jìn)氣道的曲面融合設(shè)計(jì)/156
7.2.4 方轉(zhuǎn)圓進(jìn)氣道的性能分析/158
7.3 微修型異型轉(zhuǎn)圓形進(jìn)氣道設(shè)計(jì)/160
7.3.1 內(nèi)收縮基準(zhǔn)流場(chǎng)/160
7.3.2 改進(jìn)的微修型設(shè)計(jì)方法/160
7.3.3 類水滴進(jìn)氣道設(shè)計(jì)分析/162
7.4 類水滴進(jìn)氣道試驗(yàn)研究/163
7.4.1 試驗(yàn)概況/163
7.4.2 進(jìn)氣道通流特性/164
7.4.3 進(jìn)氣道抗反壓特性/165
7.5 本章小結(jié)/167
參考文獻(xiàn)/167
第8章 一體化曲外錐乘波前體進(jìn)氣道170
8.1 曲外錐乘波前體進(jìn)氣道設(shè)計(jì)方法及性能分析/171
8.1.1 可控消波一體化曲外錐基準(zhǔn)流場(chǎng)/171
8.1.2 一體化曲外錐乘波前體進(jìn)氣道設(shè)計(jì)/171
8.1.3 理論構(gòu)型性能分析/173
8.2 曲外錐乘波前體進(jìn)氣道修型設(shè)計(jì)與仿真分析/177
8.2.1 幾何修型設(shè)計(jì)/177
8.2.2 幾何修型對(duì)性能影響分析/177
8.2.3 寬流動(dòng)參數(shù)的幾何修型構(gòu)型性能/180
8.3 一體化曲外錐乘波前體進(jìn)氣道試驗(yàn)研究/184
8.3.1 試驗(yàn)系統(tǒng)介紹/184
8.3.2 流量捕獲特性/186
8.3.3 自起動(dòng)特性/189
8.3.4 抗反壓性能/192
8.3.5 側(cè)滑角對(duì)性能的影響/193
8.3.6 試驗(yàn)和仿真計(jì)算的對(duì)比驗(yàn)證/195
8.3.7 馬赫數(shù)4和6通流狀態(tài)下的性能分析/197
8.4 本章小結(jié)/198
參考文獻(xiàn)/199
第9章 一體化曲內(nèi)錐乘波前體進(jìn)氣道201
9.1 密切曲內(nèi)錐乘波前體進(jìn)氣道設(shè)計(jì)分析/202
9.1.1 一體化曲內(nèi)錐基準(zhǔn)流場(chǎng)設(shè)計(jì)分析/202
9.1.2 OICCWI設(shè)計(jì)/204
9.1.3 OICCWI性能仿真分析/205
9.2 理論構(gòu)型試驗(yàn)研究/210
9.2.1 試驗(yàn)基本情況/210
9.2.2 OICCWI通流特性測(cè)試及數(shù)值仿真對(duì)比/211
9.2.3 OICCWI邊界層修正試驗(yàn)研究/214
9.3 幾何修型OICCWI試驗(yàn)研究/217
9.3.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ图霸囼?yàn)系統(tǒng)/217
9.3.2 起動(dòng)與不起動(dòng)特性/219
9.3.3 最大抗反壓特性/221
9.3.4 流量捕獲特性/222
9.4 本章小結(jié)/223
參考文獻(xiàn)/224
第10章 一體化最小阻力乘波體/內(nèi)轉(zhuǎn)式進(jìn)氣道226
10.1 最小阻力乘波體和內(nèi)轉(zhuǎn)進(jìn)氣道設(shè)計(jì)及分析/227
10.1.1 最小阻力錐乘波體設(shè)計(jì)/227
10.1.2 乘波體進(jìn)氣道一體化設(shè)計(jì)方法/228
10.1.3 理論構(gòu)型仿真分析/232
10.2 一體化乘波內(nèi)轉(zhuǎn)式進(jìn)氣道試驗(yàn)研究/235
10.2.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ图霸囼?yàn)系統(tǒng)/235
10.2.2 乘波體/進(jìn)氣道自起動(dòng)及抗反壓特性/238
10.2.3 乘波體進(jìn)氣道流量捕獲特性/240
10.2.4 泄流孔對(duì)乘波體進(jìn)氣道性能的影響/241
10.3 數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比/244
10.4 本章小結(jié)/248
參考文獻(xiàn)/249
第11章 雙模態(tài)沖壓燃燒室一維數(shù)值模擬250
11.1 雙模態(tài)沖壓燃燒室廣義一維控制方程/251
11.1.1 廣義一維歐拉方程/251
11.1.2 控制方程源項(xiàng)及組分的確定/255
11.2 數(shù)值計(jì)算方法/259
11.3 氫燃料雙模態(tài)燃燒室/262
11.3.1 計(jì)算模型和計(jì)算網(wǎng)格/262
11.3.2 數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證/264
11.4 碳?xì)淙剂弦痪S燃燒室仿真/266
11.5 本章小結(jié)/267
參考文獻(xiàn)/267
第12章 高超聲速飛行器后體尾噴管研究269
12.1 高超聲速尾噴管設(shè)計(jì)流程構(gòu)建/270
12.1.1 自動(dòng)優(yōu)化循環(huán)流程/270
12.1.2 優(yōu)化工具的介紹/271
12.1.3 CFD分析工具驗(yàn)證確認(rèn)/272
12.2 二維尾噴管型面優(yōu)化/274
12.2.1 尾噴管參數(shù)化描述/274
12.2.2 原始噴管的氣動(dòng)性能/276
12.2.3 單目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果及分析/276
12.2.4 多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果及分析/277
12.3 三維尾噴管構(gòu)型優(yōu)化結(jié)果分析/280
12.3.1 尾噴管三維型面參數(shù)化描述/280
12.3.2 多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果/282
12.4 變比熱比尾噴流實(shí)驗(yàn)相似率/283
12.4.1 噴流模擬相似參數(shù)/284
12.4.2 相似準(zhǔn)則仿真模型和條件/285
12.4.3 冷態(tài)噴流模擬方案/286
12.4.4 熱態(tài)噴流模擬方案/288
12.5 內(nèi)外流耦合高超飛行器尾噴流試驗(yàn)/293
12.5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?293
12.5.2 內(nèi)外流實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬方案/294
12.5.3 內(nèi)噴流總壓調(diào)節(jié)及測(cè)壓精度分析/296
12.5.4 落壓比對(duì)噴流干擾的影響/297
12.5.5 外流馬赫數(shù)對(duì)噴流干擾的影響/299
12.5.6 非均勻內(nèi)噴流和均勻內(nèi)噴流干擾比較/300
12.5.7 噴流比熱比對(duì)內(nèi)外流干擾的影響/301
12.6 本章小結(jié)/303
參考文獻(xiàn)/303
第13章 高超飛行器機(jī)體推進(jìn)一體化設(shè)計(jì)優(yōu)化306
13.1 高超聲速二元進(jìn)氣道多目標(biāo)優(yōu)化/307
13.1.1 二元進(jìn)氣道參數(shù)化建模/307
13.1.2 二維進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)果/307
13.1.3 軸對(duì)稱進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)果/309
13.2 高超聲速一體化飛行器設(shè)計(jì)優(yōu)化/312
13.2.1 一體化飛行器力系界面劃分/312
13.2.2 一體化飛行器參數(shù)化建模方案/313
13.2.3 馬赫數(shù)10氫燃料一體化飛行器優(yōu)化結(jié)果/315
13.2.4 馬赫數(shù)10碳?xì)淙剂弦惑w化飛行器優(yōu)化結(jié)果/318
13.2.5 馬赫數(shù)6碳?xì)淙剂弦惑w化飛行器優(yōu)化結(jié)果/320
13.3 典型一體化高超飛行器布局設(shè)計(jì)/324
13.3.1 一體化飛行器布局方案/324
13.3.2 一體化飛行器外流特性分析/325
13.3.3 一體化飛行器內(nèi)流特性分析/328
13.4 本章小結(jié)/330
參考文獻(xiàn)/331