非定常流動及流動控制基礎(chǔ)

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 非定常流動的相關(guān)概念 1
1.1.1 非定常流動的定義和內(nèi)涵 1
1.1.2 非定常流動的無因次量 2
1.2 自然界和工程領(lǐng)域的非定常流動 3
1.2.1 俯仰振蕩時翼型上的氣動力 4
1.2.2 繞鈍體形成的卡門渦街 5
1.2.3 機翼的顫振 6
1.2.4 機翼的跨聲速抖振 7
1.3 非定常流體力學(xué)研究的總體思路 10
參考文獻 12
第2章 流體力學(xué)控制方程與非定常流動數(shù)值方法 14
2.1 流體力學(xué)控制方程及其簡化方程 14
2.2 基于勢流理論的非定常流動數(shù)值求解 19
2.2.1 控制方程簡化與非定常勢流計算 19
2.2.2 二維非定常渦板塊法 23
2.2.3 三維小擾動數(shù)值方程的數(shù)值方法 26
2.3 基于CFD的非定常流動數(shù)值求解 35
2.3.1 拉格朗日坐標(biāo)系與歐拉坐標(biāo)系 35
2.3.2 網(wǎng)格變形方法 38
2.3.3 幾何守恒律 41
2.3.4 時域推進方法 43
2.3.5 頻域諧波方法 47
2.3.6 時域配點方法 51
2.4 全局穩(wěn)定性分析方法及應(yīng)用 57
2.4.1 全局線性不穩(wěn)定理論 58
2.4.2 全局穩(wěn)定性分析算法 59
2.4.3 基于CFD的全局穩(wěn)定性分析應(yīng)用 61
2.5 二維離散渦方法 64
2.5.1 二維離散渦的算法實現(xiàn) 65
2.5.2 二維離散渦方法的工程應(yīng)用 69
參考文獻 71
第3章 經(jīng)典非定常氣動力模型 75
3.1 動導(dǎo)數(shù) 75
3.1.1 動導(dǎo)數(shù)概述 75
3.1.2 動導(dǎo)數(shù)的計算和試驗方法 77
3.1.3 動導(dǎo)數(shù)相關(guān)問題的物理解釋 86
3.1.4 動導(dǎo)數(shù)模型的應(yīng)用范疇 90
3.2 經(jīng)典二維非定常氣動力模型 98
3.2.1 格羅斯曼準(zhǔn)定常模型 98
3.2.2 西奧道森非定常模型 102
3.2.3 階躍響應(yīng)模型 107
3.2.4 活塞理論 110
3.2.5 二維氣動力模型的總結(jié) 113
3.3 頻域非定常氣動力的狀態(tài)空間擬合 117
3.3.1 狀態(tài)空間概述 117
3.3.2 非定常氣動力擬合方法 117
參考文獻 119
第4章 非定常流場降階和氣動力建模 122
4.1 非定常流場降階與氣動力建模的意義 122
4.2 基于系統(tǒng)辨識方法的氣動力建模技術(shù) 125
4.2.1 一階Volterra級數(shù)模型 125
4.2.2 ARX模型 129
4.2.3 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 132
4.2.4 其他模型 140
4.3 基于流場特征提取的非定常流場降階 141
4.3.1 POD方法 141
4.3.2 DMD方法 143
4.3.3 POD方法和DMD方法的對比 149
4.3.4 改進模態(tài)選擇準(zhǔn)則的DMD方法及其應(yīng)用 155
參考文獻 167
第5章 非定常空氣動力學(xué)試驗 174
5.1 動態(tài)響應(yīng)的測量 174
5.2 動態(tài)壓力測壓 180
5.3 流動顯示技術(shù) 187
參考文獻 192
第6章 生物運動中的非定常流動 194
6.1 昆蟲飛行的非定常流體力學(xué)問題 194
6.1.1 昆蟲的運動形式與相似參數(shù) 195
6.1.2 昆蟲飛行高升力的產(chǎn)生機理 196
6.1.3 機動飛行 199
6.2 鳥類飛行的非定常流體力學(xué)問題 199
6.2.1 鳥類的主要飛行模式 200
6.2.2 鳥類飛行的主要研究方法 201
6.2.3 鳥類飛行的非定常流動機理 202
6.3 魚類游動的非定常流體力學(xué)問題 204
6.3.1 魚類的主要游動模式 204
6.3.2 魚類游動的主要研究方法 205
6.3.3 魚類游動的非定常流動機理 207
參考文獻 211
第7章 流動控制基礎(chǔ) 213
7.1 流動控制概述 213
7.2 被動流動控制手段 215
7.3 主動流動控制手段 220
7.4 開環(huán)流動控制 236
7.5 閉環(huán)流動控制 248
7.5.1 基于CFD仿真的閉環(huán)控制 250
7.5.2 基于ROM的閉環(huán)控制律設(shè)計 257
參考文獻 268