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作者:
谢永慧，张荻，吕坤
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出版社:
科学出版社
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ISBN:
9787030464644
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出版时间:
2017-03
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版次:
1
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装帧:
其他
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开本:
B5
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纸张:
胶版纸
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页数:
200页
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字数:
300千字
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作者:
谢永慧，张荻，吕坤
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出版社:
科学出版社
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ISBN:
9787030464644
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出版时间:
2017-03
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纸张:
胶版纸
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页数:
200页
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字数:
300千字
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￥80.00
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上书时间2024-05-08
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商品描述：
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内容简介:
流动分离是流体力学中一类很好重要而又复杂的流体流动现象，普遍存在于航空航天、动力机械等各类实际工程问题中。对于动力机械，流动分离会降低运行效率，还有可能产生振动、脱流并危害机器的安全运行，甚至造成重大事故。本书对多种主动和被动流动控制方法进行了研究，包括涡旋射流和合成射流等主动流动控制技术、叶栅缝隙和球凸结构等被动控制技术、振荡扑翼气动效应控制。通过实验和数值模拟的方法，全面分析了各种流动控制方法的性能和机理。为各种环境下进行流动控制提供了理论基础和新的方法及思路。
摘要:
1 绪论
1.1 流动分离现象
流动分离是流体力学中一类很好重要而又复杂的流动现象，普遍存在于航空航天、动力机械等各类实际工程中。如图1-1所示，当流体绕钝体或曲面流动且未发生分离时，边界层外的流动可视为势流。而在边界层内，由于S2点之前沿流动方向压强逐渐减小（压强梯度为负，顺压梯度），因此作用在流体质点上的压力合力方向与流动方向一致，并与边界层内黏性阻滞作用相反。当流体流过S2点后，压强逐渐增大（压强梯度为正，逆压梯度），作用在流体质点上的压力合力方向与流动方向相反，在逆压梯度与黏性阻力的双重作用下，边界层内的流动在S3点开始发生分离，此时靠近壁面的流体实际上变为回流或逆流，流场中出现大尺度不规则旋涡，旋涡中流体的机械能一部分耗散并转化为热能，因此分离点下游的压强近似等于分离点处的压强[1]。边界层在分离后，不断地卷起旋涡并流向下游形成尾迹，尾迹一般在流体下游会延伸一段距离。
图1-1 壁面边界层流动分离示意
在许多动力机械中，流体从固壁表面分离是不可避免的。尽管分离流动可以提高热量和质量的传输以及混合效率，但由于其固有的非定常性，往往造成大量的能量损耗。流动分离不仅会引起飞行器的阻力增大、升力减小，导致回流甚至失速，还会降低动力机械的运行效率，使动力机械产生振动并危害机组安全运行。例如，在轴流压缩机中，绕流叶栅的流动发生分离会使压缩机进入旋转失速和喘振等不稳定的破坏性工况，导致压比和效率急剧下降，振动增加，甚至造成重大事故。因此，加深对分离流动物理过程的认识，发展分离流动控制技术，一直是学术界和工程界关注的焦点。
进行流动控制的目的包括延迟/加速转捩、抑制/加强湍流、阻止/促进分离等，从而减小阻力、增加升力、加强掺混、加强热传导并抑制流动引起的噪声，具有广泛的工程应用前景。进行流动控制还可以在很大程度上提高动力机械的性能。例如，在透平机械叶片表面进行流动控制可以延迟流动分离，提高压比和质量流量；在机翼表面进行控制可以使流动状态从层流转捩为湍流，降低流动阻力；而对火箭发动机进行流动控制则可以增大掺混程度，提高燃烧效率及比冲，使发动机的小型化成为可能，同时可以大大提高火箭及导弹的机动性、经济性，增大射程和载荷，提高能源利用率。
流动控制技术按控制方式分为被动控制与主动控制。被动控制是没有辅助能量消耗的流动控制。这种控制技术通过改变流动边界条件、压强梯度等达到控制流动的目的，主要采用调节优化几何型面来实现（如在物体表面使用固体涡旋发生器[1-3]、在分离点上游物体表面加工一系列横向或纵向沟槽
...
目录:
目录
前言
1 绪论 1
1.1 流动分离现象 1
1.2 基于涡旋射流的主动流动控制技术 2
1.2.1 射流式涡旋发生器 3
1.2.2 涡旋射流流动特性 4
1.3 基于合成射流的主动流动控制技术 5
1.3.1 合成射流激励器 6
1.3.2 合成射流控制技术的研究和应用 6
1.4 流动分离的被动控制技术 8
1.5 振荡扑翼的流场结构控制 10
1.5.1 振荡扑翼的推进特性 11
1.5.2 振荡扑翼的能量采集 11
1.6 本书的主要内容 12
2 数值与实验方法 14
2.1 热线流速测试技术 14
2.1.1 热线流速测试技术基本原理 14
2.1.2 IFA300热线测试系统 15
2.1.3 壁面温度修正 16
2.2 PIV测试技术 16
2.2.1 PIV基本原理 16
2.2.2 PIV测速系统 17
2.2.3 示踪粒子的选择 19
2.3 实验测试误差分析 19
2.3.1 热线测量误差分析 19
2.3.2 PIV测量误差分析 20
2
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