湍流控制原理PDF电子书下载

第1篇 壁湍流 1

第1章 统计方法和谱方法 1

1.1 频谱和能谱 1

1.1.1 周期函数的频谱 1

1.1.2 非周期函数的频谱和傅里叶变换 3

1.1.3 周期函数的傅里叶变换 3

1.1.4 能谱 5

1.2 统计方法 5

1.2.1 平均值 5

1.2.2 概率密度分布函数和统计矩 6

1.2.3 相关函数 9

1.3 湍流的统计方法 11

1.3.1 雷诺（Reynolds）应力和湍动能 11

1.3.2 条件平均技术 13

1.4 函数的谱展开 16

1.4.1 傅里叶（Fourier）级数 17

1.4.2 契比雪夫（Chebyshev）多项式 19

1.5 谱方法 24

1.5.1 谱方法基础 24

1.5.2 亥姆霍兹（Helmholez）方程的契比雪夫-？方法 27

1.6 纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程的谱方法 30

1.6.1 时间积分方法 30

1.6.2 基于时间推进的谱方法（1） 32

1.6.3 基于时间推进的谱方法（2） 40

1.6.4 基于时间分步的谱方法 41

1.7 本章小结 43

参考文献 44

第2章 壁湍流的形成及其拟序结构 46

2.1 边界层流动及其稳定性 47

2.1.1 边界层流动 47

2.1.2 流动稳定性的基本概念 48

2.1.3 流动的线性稳定性理论 50

2.2 边界层流动的转捩 52

2.2.1 基本过程 53

2.2.2 感受性阶段 53

2.2.3 线性失稳阶段 56

2.2.4 非线性失稳阶段 59

2.2.5 湍斑的形成和发展 68

2.3 壁湍流的拟序结构 70

2.3.1 近壁湍流的统计特性 71

2.3.2 条带的结构特征与识别 74

2.3.3 涡结构特征与识别 76

2.4 拟序结构的形成与演化 83

2.4.1 条带的形成与失稳 83

2.4.2 涡结构的形成 86

2.4.3 拟序结构的产生与自维持 92

2.4.4 拟序结构的动力学演化 95

2.5 湍流的猝发与阻力的形成 97

2.6 本章小结 99

参考文献 100

第2篇 壁湍流的控制 103

第3章 壁湍流的壁面控制 103

3.1 第二斯托克斯（Seokes）问题 106

3.2 壁湍流展向振动控制的实验研究 108

3.2.1 不可压流动的壁面展向振动控制 108

3.2.2 可压缩流动的壁面展向振动控制 113

3.3 壁湍流展向振动控制机理 119

3.3.1 展向振动壁面控制的数值计算 119

3.3.2 展向振动壁面的控制机理 123

3.3.3 展向行波振动壁面控制的数值计算 127

3.3.4 流向行波振动壁面控制的数值计算 130

3.4 变形壁面 135

3.5 变形壁面控制的实验研究 138

3.5.1 不可压缩流动的变形壁面控制 138

3.5.2 可压缩流动的变形壁面控制 139

3.6 变形壁面控制机理 142

3.6.1 流向行波变形壁面控制的数值计算 142

3.6.2 展向驻波变形壁面控制的数值计算 151

3.6.3 变形壁面反向控制的数值计算 155

3.6.4 MEMS控制的数值计算 161

3.6.5 变形壁面控制机理 164

3.7 本章小结 168

参考文献 169

第4章 壁湍流的体积力控制 172

4.1 洛伦兹力 172

4.2 展向电磁力控制的实验研究 174

4.2.1 展向振荡电磁力控制的实验研究 174

4.2.2 展向波动电磁力控制的实验研究 179

4.3 展向电磁力控制机理 185

4.3.1 展向电磁力及其诱导的运动 185

4.3.2 展向电磁力的湍流控制 189

4.3.3 展向行波电磁力的湍流控制 201

4.3.4 流向行波电磁力的湍流控制 207

4.3.5 黏性次层流向涡的电磁抑制 215

4.4 法向电磁力控制的实验研究 220

4.4.1 单元法向电磁力激活板 220

4.4.2 组装法向电磁力激活板 221

4.5 法向电磁力控制的数值研究 223

4.5.1 三维洛伦兹力场的数值计算 223

4.5.2 法向电磁力控制的数值研究 225

4.6 本章小结 226

参考文献 226

第3篇 流动优化控制 229

第5章 线性优化控制 229

5.1 优化控制 231

5.1.1 优化控制理论 231

5.1.2 常微分方程的优化控制 236

5.2 线性二次型的优化控制 239

5.2.1 线性二次型的优化控制 239

5.2.2 离散系统的线性二次型 245

5.2.3 随机输出反馈调节的优化控制（LQG） 246

5.3 二维流动的线性优化控制 248

5.3.1 N-S方程的线性优化 248

5.3.2 线性优化方程的谱方法 250

5.3.3 线性优化流场的标准状态空间方程 254

5.3.4 槽道流的线性优化控制 256

5.4 三维流动的线性优化控制 260

5.4.1 非线效应和线性耦合效应 260

5.4.2 壁湍流的线性优化控制 263

5.5 本章小结 265

参考文献 266

第6章 非线性优化控制 268

6.1 流动优化控制的基本问题 268

6.2 次优化控制的谱方法 271

6.2.1 吹／吸壁面控制的谱方法 271

6.2.2 后台阶流动吹／吸控制的谱方法 276

6.2.3 圆柱绕流吹/吸控制的谱方法 279

6.3 次优化控制的神经网络法 292

6.3.1 吹／吸壁面控制的神经网络法 293

6.3.2 变形壁面控制的神经网络法 296

6.3.3 法向电磁力控制的神经网络法 299

6.4 协态优化控制 301

6.4.1 基本问题 301

6.4.2 协态优化控制 303

6.4.3 吹／吸壁面的协态优化控制 306

6.4.4 圆柱绕流的电磁优化控制 308

6.5 本章小结 318

参考文献 319