本书针对宽域超燃冲压发动机面临的有效推力和流动稳定性之间的矛盾问题，为确保超燃冲压发动机在实际飞行过程中，保证发动机贴近安全边界工作的同时，避免危险工况的出现，开展进气道隔离段激波串流动机理、智能感知与控制方法研究。主要内容包括固定来流条件下激波串运动特性、变化来流条件下激波串运动特性、三维内转式进气道隔离段中激波串运动特性、激波串流场的微型涡流发生器流动控制方法、激波串流场的自适应抽吸射流流动控制方法、隔离段流场重构及智能抽吸控制方法。

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高超声速推进技术国家自然科学基金杰出青年科学基金项目负责人、国防技术发明二等奖、教育部科学技术进步一等奖、黑龙江省自然科学二等奖等

目录
丛书序
前言
第1章 绪论 1
1.1 宽域超燃冲压发动机-进气道稳定裕度控制的必要性/1
1.2 进气道-隔离段激波串流场特性与流动控制研究的必要性/3
1.2.1 背景波系作用下的进气道-隔离段激波串流动/3
1.2.2 变化来流条件下的进气道-隔离段激波串流动/3
1.2.3 三维内转式进气道-隔离段中的激波串流动/5
1.2.4 进气道隔离段激波串流场的控制方法/7
1.3 国内外研究现状分析/7
1.3.1 激波串运动特性的研究现状分析/7
1.3.2 激波串流场的控制方法研究现状分析/9
1.4 本书主要内容/11
第2章 固定来流条件下超声速矩形流道中激波串振荡特性 13
2.1 引言/13
2.2 固定背景波系和固定背压下隔离段激波串振荡特性研究/14
2.2.1 激波串的振荡类型/14
2.2.2 激波串振荡特性分析/21
2.2.3 振荡的产生原因分析/31
2.3 固定背景波系和变化背压下隔离段激波串振荡特性研究/36
2.3.1 激波串的振荡类型/36
2.3.2 激波串振荡特性分析/41
2.3.3 振荡产生的原因分析/47
2.4 激波串振荡类型的判断方法/50
2.4.1 非对称结构出现的原因/51
2.4.2 激波串振荡模式的判断方法/55
2.5 本章小结/57
第3章 变化来流条件下超声速矩形流道中激波串运动特性59
3.1 引言/59
3.2 直连式变马赫数实验系统设计/60
3.2.1 根据实际需求确定的变马赫数实验系统设计指标/60
3.2.2 平移式变马赫数喷管设计/62
3.2.3 变马赫数实验系统/64
3.3 来流马赫数连续变化引起的激波串运动特性/67
3.3.1 背景波系变化过程/67
3.3.2 激波串运动过程/71
3.3.3 入射激波连续变化时对激波串运动的作用机理/73
3.3.4 入射激波连续变化引起的激波串迟滞现象/77
3.4 来流马赫数与背压同时变化时激波串运动特性/84
3.4.1 不同背压变化速率时激波串的运动过程/84
3.4.2 入射激波与背压耦合对激波串运动的作用机理/87
3.5 来流马赫数与背压同时变化时激波串振荡特性/90
3.5.1 入射激波变化时的激波串自激振荡特性/90
3.5.2 入射激波变化时的激波串受迫振荡特性/98
3.6 本章小结/104
第4章 三维内转式进气道隔离段中激波串流场特性106
4.1 引言/106
4.2 内转式进气道隔离段模型及数值模拟方法/107
4.2.1 内转式进气道隔离段模型简介/107
4.2.2 数值计算方法/108
4.2.3 网格无关性验证/109
4.2.4 验证算例/112
4.3 内转式进气道隔离段通流流动特性研究/114
4.3.1 不同来流条件下内转式进气道隔离段的背景波系/114
4.3.2 内转式进气道隔离段中流向涡横流流线结构的演化规律/125
4.4 内转式进气道隔离段激波串流动特性研究/136
4.4.1 内转式进气道隔离段内非对称激波串的产生机理及演变规律/136
4.4.2 不同来流条件下内转式进气道隔离段的激波串结构/150
4.5 本章小结/155
第5章 三维内转式进气道隔离段中激波串/流向涡耦合干扰流场特性
156
5.1 引言/156
5.2 内转式进气道隔离段流场的提炼模化方法/157
5.3 内凹通道实验装置与数值模拟方法/158
5.3.1 内凹通道实验系统与流场可视化技术/158
5.3.2 内凹通道数值模拟方法及其验证分析/161
5.4 均匀来流条件下内凹通道中激波串流场特性/164
5.4.1 均匀来流条件下激波串流场参数波动特征及其分布特征/164
5.4.2 均匀来流条件下激波串流场的结构特征与演化规律/173
5.5 入射激波干扰下内凹通道中激波串流场特性/177
5.5.1 内凹通道中入射激波/边界层相互作用机制/177
5.5.2 入射激波干扰下内凹通道中激波串流场稳态结构特征/189
5.5.3 入射激波干扰下内凹通道中激波串流场动态波动特性/195
5.6 内凹通道中激波串/流向涡耦合干扰流场特征/202
5.6.1 混流支板设计及其诱导的流向涡/202
5.6.2 壁面压缩效应对耦合流场的影响/207
5.6.3 激波串/流向涡耦合干扰判别准则的建立/221
5.7 本章小结/236
第6章 激波串流场的微型涡流发生器流动控制方法238
6.1 引言/238
6.2 用于隔离段激波串控制的微型涡流发生器设计的高度优化/239
6.2.1 不同高度的微型涡流发生器的背景波系流场控制分析/239
6.2.2 不同高度的微型涡流发生器的激波串流场控制分析/242
6.2.3 微型涡流发生器流动控制原理/253
6.3 固定来流条件下微型涡流发生器流动控制/256
6.3.1 微型涡流发生器结构与布置方案/256
6.3.2 微型涡流发生器控制流场特性分析/258
6.3.3 微型涡流发生器控制流场的模态分解分析/267
6.4 在变化来流条件下微型涡流发生器的流动控制/277
6.4.1 变马赫数喷管实验装置/277
6.4.2 定节流比条件下微型涡流发生器控制流场特性分析/279
6.4.3 变节流比条件下微型涡流发生器控制流场特性分析/292
6.5 激波串/流向涡耦合干扰的微型涡流发生器流动控制/300
6.5.1 微型涡流发生器对流向涡流场的影响/301
6.5.2 基于激波串/流向涡耦合流场的控制效果评估/309
6.6 本章小结/317
第7章 激波串流场的自适应抽吸射流流动控制方法319
7.1 引言/319
7.2 流动控制对通流流场特性的影响/320
7.3 流动控制对激波串自身不稳定引起振荡的抑制/324
7.3.1 流动控制对激波串运动特性的影响/324
7.3.2 流动控制对激波串振荡特性的影响/327
7.4 流动控制对振荡背压引起的激波串振荡的抑制/330
7.4.1 流动控制对激波串运动特性的影响/330
7.4.2 流动控制对激波串振荡特性的影响/332
7.5 流动控制抑制激波串振荡的机制/335
7.6 抑制振荡对超燃冲压发动机稳定裕度的影响/335
7.7 本章小结/337
第8章 隔离段流场重构及智能抽吸控制方法339
8.1 引言/339
8.2 隔离段内部流场重构模型搭建及精度分析/340
8.2.1 基于地面实验的流场重构数据集构建/340
8.2.2 基于卷积神经网络的隔离段压力流场重构模型/341
8.2.3 隔离段内部流场重构结果与分析/344
8.3 流场重构模型硬件化及演示验证/353
8.3.1 流场重构数据驱动模型硬件化部署/353
8.3.2 实时重构实验中的数据通信方式/357
8.3.3 基于边缘平台的隔离段流场重构模型离线验证/359
8.3.4 基于边缘平台的隔离段流场在线重构与演示验证/367
8.4 基于重构流场的隔离段流场抽吸流动控制/389
8.4.1 抽吸流场控制方案设计/389
8.4.2 隔离段流场激波串前缘位置检测/392
8.4.3 基于重构流场的抽吸控制架构/420
8.4.4 基于在线重构与状态监测的隔离段流场智能调控/422
8.5 本章小结/430
参考文献431