非定常流动及流动控制基础

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 非定常流动的相关概念 1
1.1.1 非定常流动的定义和内涵 1
1.1.2 非定常流动的无因次量 2
1.2 自然界和工程领域的非定常流动 3
1.2.1 俯仰振荡时翼型上的气动力 4
1.2.2 绕钝体形成的卡门涡街 5
1.2.3 机翼的颤振 6
1.2.4 机翼的跨声速抖振 7
1.3 非定常流体力学研究的总体思路 10
参考文献 12
第2章 流体力学控制方程与非定常流动数值方法 14
2.1 流体力学控制方程及其简化方程 14
2.2 基于势流理论的非定常流动数值求解 19
2.2.1 控制方程简化与非定常势流计算 19
2.2.2 二维非定常涡板块法 23
2.2.3 三维小扰动数值方程的数值方法 26
2.3 基于CFD的非定常流动数值求解 35
2.3.1 拉格朗日坐标系与欧拉坐标系 35
2.3.2 网格变形方法 38
2.3.3 几何守恒律 41
2.3.4 时域推进方法 43
2.3.5 频域谐波方法 47
2.3.6 时域配点方法 51
2.4 全局稳定性分析方法及应用 57
2.4.1 全局线性不稳定理论 58
2.4.2 全局稳定性分析算法 59
2.4.3 基于CFD的全局稳定性分析应用 61
2.5 二维离散涡方法 64
2.5.1 二维离散涡的算法实现 65
2.5.2 二维离散涡方法的工程应用 69
参考文献 71
第3章 经典非定常气动力模型 75
3.1 动导数 75
3.1.1 动导数概述 75
3.1.2 动导数的计算和试验方法 77
3.1.3 动导数相关问题的物理解释 86
3.1.4 动导数模型的应用范畴 90
3.2 经典二维非定常气动力模型 98
3.2.1 格罗斯曼准定常模型 98
3.2.2 西奥道森非定常模型 102
3.2.3 阶跃响应模型 107
3.2.4 活塞理论 110
3.2.5 二维气动力模型的总结 113
3.3 频域非定常气动力的状态空间拟合 117
3.3.1 状态空间概述 117
3.3.2 非定常气动力拟合方法 117
参考文献 119
第4章 非定常流场降阶和气动力建模 122
4.1 非定常流场降阶与气动力建模的意义 122
4.2 基于系统辨识方法的气动力建模技术 125
4.2.1 一阶Volterra级数模型 125
4.2.2 ARX模型 129
4.2.3 RBF神经网络模型 132
4.2.4 其他模型 140
4.3 基于流场特征提取的非定常流场降阶 141
4.3.1 POD方法 141
4.3.2 DMD方法 143
4.3.3 POD方法和DMD方法的对比 149
4.3.4 改进模态选择准则的DMD方法及其应用 155
参考文献 167
第5章 非定常空气动力学试验 174
5.1 动态响应的测量 174
5.2 动态压力测压 180
5.3 流动显示技术 187
参考文献 192
第6章 生物运动中的非定常流动 194
6.1 昆虫飞行的非定常流体力学问题 194
6.1.1 昆虫的运动形式与相似参数 195
6.1.2 昆虫飞行高升力的产生机理 196
6.1.3 机动飞行 199
6.2 鸟类飞行的非定常流体力学问题 199
6.2.1 鸟类的主要飞行模式 200
6.2.2 鸟类飞行的主要研究方法 201
6.2.3 鸟类飞行的非定常流动机理 202
6.3 鱼类游动的非定常流体力学问题 204
6.3.1 鱼类的主要游动模式 204
6.3.2 鱼类游动的主要研究方法 205
6.3.3 鱼类游动的非定常流动机理 207
参考文献 211
第7章 流动控制基础 213
7.1 流动控制概述 213
7.2 被动流动控制手段 215
7.3 主动流动控制手段 220
7.4 开环流动控制 236
7.5 闭环流动控制 248
7.5.1 基于CFD仿真的闭环控制 250
7.5.2 基于ROM的闭环控制律设计 257
参考文献 268