边界层转捩PDF电子书下载

第1章 转捩引论 1

1.1 转捩现象 1

1.2 转捩类型 3

1.3 稳定性理论 5

1.4 转捩机理 8

1.5 转捩控制 8

参考文献 10

第2章 线性稳定性理论 13

2.1 引言 13

2.2 Orr-Sommerfeld方程 14

2.3 特征值问题及其数值解 16

2.3.1 OSE的全局特征值差分解 17

2.3.2 局部特征值迭代法 19

2.3.3 二维扰动问题 23

2.4 非平行流边界层稳定性 26

2.4.1 非平行流边界层稳定性方程组 26

2.4.2 多重尺度法数值解 27

2.4.3 非平行性影响分析 29

2.5 线性稳定性理论与转捩预测的eN方法 31

参考文献 34

第3章 抛物化稳定性方程方法 36

3.1 引言 36

3.2 稳定性方程的抛物化处理 36

3.3 扰动增长率表达式 38

3.4 正规化条件 39

3.5 空间推进数值解法 40

3.5.1 差分方法 40

3.5.2 初始条件和边界条件 42

3.5.3 线性PSE空间推进算法 44

3.5.4 二维PSE数值解 45

3.6 稳定性分析 49

3.7 PSE方法的优势 51

3.8 PSE的弱椭圆特性分析 54

3.8.1 弱椭圆特性 55

3.8.2 消除方法 56

3.8.3 解的一致性 57

参考文献 58

第4章 非平行流非线性边界层稳定性 61

4.1 引言 61

4.2 二维非线性边界层稳定性 62

4.2.1 二维非线性抛物化稳定性方程 63

4.2.2 初始条件与局部法 64

4.2.3 均流变形与模态分析 66

4.2.4 算法与算例分析 69

4.3 空间演化的二次稳定性 73

4.4 三维非线性边界层稳定性 77

4.4.1 三维非线性抛物化稳定性方程 77

4.4.2 三维模态分析 80

4.4.3 数值方法 81

4.5 H型三维扰动的非线性稳定性 82

4.6 C型稳定性分析 85

附录A非线性项的完整表达式 87

参考文献 94

第5章 高速边界层稳定性 97

5.1 引言 97

5.2 可压缩流边界层方程及基本流参数 98

5.3 可压缩流边界层稳定性 101

5.3.1 扰动方程 101

5.3.2 线性抛物化稳定性方程 102

5.3.3 数值方法 104

5.3.4 非平行流稳定性分析 105

5.4 超／高超声速流的线性边界层稳定性 108

5.4.1 无黏稳定性方程及数值解 108

5.4.2 无黏稳定性与多重模态 111

5.4.3 黏性多重不稳定模态 113

5.5 超／高超声速流的非线性边界层稳定性 117

5.5.1 非线性抛物化稳定性方程 117

5.5.2 NPSE数值解 118

5.5.3 非线性稳定性分析 119

附录B方程（5.10）与式（5.47）展开式 124

参考文献 131

第6章 三维气动体可压缩流边界层稳定性 133

6.1 引言 133

6.2 三维可压缩流边界层 135

6.2.1 边界层方程 135

6.2.2 横向分段推进法 137

6.2.3 基本流速度分布 138

6.3 曲线坐标系的三维抛物化稳定性方程 140

6.3.1 Navier-Stokes方程 140

6.3.2 扰动方程 142

6.3.3 抛物化稳定性方程 143

6.4 数值方法 144

6.5 三维边界层稳定性分析 145

6.6 三维边界层流动的转捩预测 150

6.6.1 转捩位置的预测问题 150

6.6.2 转捩预测的eN方法 150

6.6.3 转捩预测的DNS和PSE方法 152

附录C方程（6.19）展开式 153

参考文献 159

第7章 边界层感受性问题 162

7.1 引言 162

7.2 感受性理论 163

7.2.1 自然感受性与强迫感受性 163

7.2.2 前缘感受性理论 164

7.2.3 局部感受性理论 165

7.3 渐近分析法 165

7.3.1 前缘感受性分析 166

7.3.2 渐近Orr-Sommerfeld分析 167

7.3.3 结合PSE方法 167

7.4 感受性问题的数值模拟 170

7.5 进展与分析 174

参考文献 175

第8章 边界层转捩的直接数值模拟方法 178

8.1 引言 178

8.2 守恒形式N-S方程 179

8.3 初始条件 179

8.4 方程离散 181

8.4.1 紧致差分格式 181

8.4.2 空间离散 185

8.4.3 滤波函数 185

8.4.4 时间推进 186

8.4.5 离散方法比较 187

8.5 边界条件 188

8.5.1 壁面边界条件 188

8.5.2 入口边界条件 189

8.5.3 展向边界条件 189

8.5.4 特征无反射边界条件 189

8.6 计算网格与并行算法 193

参考文献 197

第9章 转捩边界层的典型涡结构 200

9.1 引言 200

9.2 主流向涡和次生流向涡 202

9.3 多种涡结构的形成 207

9.4 环状涡结构分析 211

9.5 K型和H型转捩的后阶段涡结构 214

参考文献 216

第10章 转捩过程的物理现象 219

10.1 引言 219

10.2 上喷和下扫 220

10.2.1 A涡与一次上喷和下扫 220

10.2.2 环状涡与二次上喷和下扫 222

10.3 负尖峰和正尖峰 224

10.4 高低速条带结构 227

10.4.1 条带形成和演化 227

10.4.2 条带特性分析 229

10.5 高剪切层 230

参考文献 235

第11章 边界层转捩的后期流场 238

11.1 引言 238

11.2 U形涡和桶形涡 239

11.3 湍流斑的演化 242

11.4 小涡结构与无序化过程 245

11.5 转捩后期湍流形成的新认识 247

11.5.1 湍流形成的经典理论 247

11.5.2 刘超群对湍流形成的新认识 247

参考文献 251

第12章 边界层转捩控制 255

12.1 引言 255

12.2 影响转捩因素 256

12.2.1 压力梯度与物体外形 256

12.2.2 表面粗糙度与壁面温度 258

12.2.3 湍流度与压缩性 260

12.3 转捩控制的基本途径 262

12.3.1 改变边界层基本流 262

12.3.2 改变扰动波 265

12.4 转捩控制技术的应用 267

12.4.1 转捩预测问题 267

12.4.2 NLF机翼 268

12.4.3 LFC和HLFC机翼 269

12.4.4 LFC机身 272

12.5 转捩、分离与激波 272

12.5.1 分离流转捩 272

12.5.2 转捩与激波边界层干扰 274

12.5.3 有层流分离的转捩点预计 276

12.6 转捩控制技术的新发展 277

参考文献 279