高超声速流动数值模拟方法及应用PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 基本概念 2

1.1.1 高超声速流动的典型特征 2

1.1.2 高超声速流动数值模拟的研究范畴 5

1.1.3 高超声速流动数值模拟的作用 12

1.2 高超声速流动数值模拟技术的发展现状 13

1.2.1 更准确——物理模型的研究进展 13

1.2.2 更精确——空间离散算法的研究进展 15

1.2.3 更高效——时间推进方法的研究进展 19

1.2.4 数值模拟准度与精度的正确评价 19

1.3 本书的写作目的与内容 21

参考文献 22

第二章 高超声速流动数值模拟方法 26

2.1 引言 26

2.2 控制方程 26

2.2.1 三维流动的动力学方程 26

2.2.2 坐标变换 29

2.2.3 热力学方程 30

2.2.4 输运系数 31

2.2.5 化学反应模型及生成源项 32

2.3 数值方法 33

2.3.1 控制方程的离散 34

2.3.2 时间离散 35

2.3.3 无黏项离散 39

2.3.4 黏性项离散 48

2.4 边界条件 50

2.5 湍流模型 52

2.5.1 SA湍流模型 52

2.5.2 Menter SST模型 54

2.5.3 可压缩性修正方法 56

2.5.4 湍流模型方程的统一形式 57

2.5.5 湍流模型方程的离散 58

2.5.6 湍流模型的边界条件 58

2.5.7 湍流模型离散方程的求解 59

2.6 静态气动力计算公式 59

附表 61

参考文献 70

第三章 高超声速流动数值模拟的验证与确认 74

3.1 引言 74

3.2 国内外的研究进展 75

3.3 基本概念与方法 77

3.3.1 验证的定义 78

3.3.2 确认的定义 79

3.3.3 实验中的误差和不确定度 79

3.3.4 CFD中的误差和不确定度 81

3.4 验证过程 86

3.4.1 迭代收敛误差 87

3.4.2 空间离散误差 89

3.5 确认过程 92

3.5.1 确认的方法学 92

3.5.2 实验数据处理 95

3.5.3 计算数据确认 95

3.6 不确定度量化 97

3.6.1 非概率方法 97

3.6.2 概率方法 101

3.7 典型问题的验证与确认 103

3.7.1 简单轴对称体单元问题的验证与确认研究 103

3.7.2 复杂流动基准问题的验证与确认研究 114

3.7.3 简单翼身组合体的验证与确认研究 130

参考文献 142

第四章 喷流干扰及喷流/舵面复合控制研究 147

4.1 引言 147

4.2 国内外研究进展 149

4.3 喷流模拟方法研究 152

4.3.1 喷流相似准则研究 152

4.3.2 喷流介质模型研究 155

4.4 喷流干扰复杂流动机理及气动特性研究 158

4.4.1 喷流干扰流场的拓扑结构 158

4.4.2 来流参数和喷口几何特征对喷流干扰气动特性的影响 165

4.5 RCS/舵面相互干扰的影响研究 172

4.5.1 模型、网格以及喷流参数 173

4.5.2 脉冲喷流相互干扰影响的研究 175

4.5.3 舵面对喷流控制效果影响的研究 178

4.5.4 喷流对舵面控制效果影响的研究 181

参考文献 185

第五章 内外流一体化复杂流动模拟 188

5.1 引言 188

5.2 数值方法验证与确认 190

5.2.1 典型问题的方法验证 190

5.2.2 复杂飞行器内外流一体化的数值计算 201

5.3 轴对称飞行器内外流一体化研究 206

5.3.1 流场特性分析 207

5.3.2 侧压板变化的影响 209

5.3.3 溢流槽几何尺寸的影响 210

5.4 升力体飞行器内外流一体化研究 213

5.4.1 流场特性分析 213

5.4.2 气动特性分析 215

5.4.3 支架干扰修正 218

参考文献 219

第六章 高超声速气动力特性天地相关性 222

6.1 引言 222

6.2 国内外研究进展 225

6.2.1 国外高超声速气动力天地相关性的研究情况 226

6.2.2 国内高超声速气动力天地相关性的研究情况 234

6.3 气动力数据天地关联方法的研究 235

6.3.1 黏性干扰参数考察研究 236

6.3.2 黏性干扰数学模型研究 242

6.3.3 考虑多物理效应的天地相关性研究 243

6.4 典型的高超声速飞行器气动力相关性研究 244

6.4.1 数值计算方法和研究对象 244

6.4.2 单物理效应对气动力特性的影响规律 245

6.4.3 多物理耦合效应对气动力特性的影响规律 254

6.4.4 黏性干扰的数学模型研究 259

6.4.5 模型预测结果误差分析 262

6.4.6 考虑真实气体和稀薄气体效应的影响 263

参考文献 267

彩图 269