超聲速混合層流動與混合增強(qiáng)

目錄
第1章 超聲速混合層概述 1
1.1 混合層研究歷程 1
1.2 混合層增長特性 3
1.3 混合層常見分析方法 4
1.3.1 空間關(guān)聯(lián)特性 5
1.3.2 湍流間歇特性 6
1.3.3 湍流分形理論 6
1.3.4 譜分析理論 7
1.4 超聲速混合層的特殊性 7
1.4.1 超聲速混合層度量參數(shù) 8
1.4.2 超聲速混合層的流場結(jié)構(gòu) 12
1.4.3 可壓縮效應(yīng)對增長率的影響 14
1.4.4 可壓縮效應(yīng)對湍流強(qiáng)度的影響 14
1.4.5 壓縮性抑制混合的物理機(jī)制 15
參考文獻(xiàn) 17
第2章 試驗(yàn)研究與數(shù)值仿真方法 20
2.1 超聲速混合層試驗(yàn)研究 20
2.1.1 超聲速混合層風(fēng)洞設(shè)計(jì) 20
2.1.2 流場測量和可視化技術(shù) 22
2.2 超聲速混合層直接數(shù)值模擬 24
2.2.1 控制方程 25
2.2.2 數(shù)值計(jì)算方法 27
2.2.3 并行環(huán)境和超算平臺 31
2.2.4 格式驗(yàn)證與分析 32
參考文獻(xiàn) 35
第3章 超聲速混合層結(jié)構(gòu)和流動特性 40
3.1 弱可壓混合層流場特性 40
3.1.1 流場校測 40
3.1.2 流場結(jié)構(gòu)顯示 42
3.1.3 小激波結(jié)構(gòu) 43
3.1.4 速度場分析 44
3.1.5 湍流強(qiáng)度特性 46
3.1.6 增長特性 48
3.2 強(qiáng)可壓混合層流場特性 49
3.2.1 計(jì)算模型和可行性驗(yàn)證 50
3.2.2 流場結(jié)構(gòu)可視化分析 53
3.2.3 混合過程的湍流統(tǒng)計(jì)特性 60
3.3 不同來流條件下超聲速混合層流動特性 76
3.3.1 密度比變化的影響 76
3.3.2 速度比變化的影響 78
3.3.3 對流馬赫數(shù)變化的影響 79
3.3.4 湍流強(qiáng)度分布 81
3.3.5 結(jié)構(gòu)拓?fù)涮匦?82
參考文獻(xiàn) 85
第4章 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的超聲速混合層特性 87
4.1 基于深度學(xué)習(xí)的超聲速混合層增長率數(shù)據(jù)處理 88
4.1.1 處理方法 88
4.1.2 評估指標(biāo) 89
4.1.3 結(jié)果分析 90
4.2 超聲速混合層湍流張量場及動力學(xué)特性研究 91
4.2.1 K-means聚類方法 92
4.2.2 基于K-means聚類的湍流張量場研究 94
4.2.3 聚類數(shù)目與聚類中心 95
4.2.4 聚類結(jié)果空間分布 97
4.2.5 聚類結(jié)果的時(shí)間演化 99
4.2.6 馬爾可夫鏈及其遍歷性 100
4.2.7 基于K-M模型的流體系統(tǒng)動力學(xué)特性分析方法 101
4.2.8 基于K-M模型的超聲速混合層流體系統(tǒng)動力學(xué)特性研究 103
4.3 基于POD方法的超聲速混合層時(shí)空演化分析 111
4.3.1 POD方法 112
4.3.2 模態(tài)能量分布 114
4.3.3 模態(tài)系數(shù)時(shí)間演化特性及頻域特性分析 117
4.3.4 模態(tài)空間結(jié)構(gòu) 120
參考文獻(xiàn) 120
第5章 超聲速混合層被動增強(qiáng)技術(shù) 121
5.1 被動混合增強(qiáng)技術(shù)分類 121
5.1.1 促使流動提前失穩(wěn) 121
5.1.2 誘導(dǎo)大尺度流向渦結(jié)構(gòu) 123
5.1.3 激波誘導(dǎo)混合增強(qiáng) 126
5.2 三角波瓣結(jié)構(gòu)裝置誘導(dǎo)混合增強(qiáng) 127
5.2.1 試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 127
5.2.2 流場結(jié)構(gòu)顯示 128
5.2.3 分形分析 134
5.2.4 間歇特性分析 136
5.3 斜激波誘導(dǎo)混合增強(qiáng) 139
5.3.1 計(jì)算模型和參數(shù) 139
5.3.2 流場結(jié)構(gòu)分布 140
5.3.3 混合層增長特性 144
5.3.4 激波與渦結(jié)構(gòu)作用機(jī)制 148
5.4 凹腔自激振蕩誘導(dǎo)混合增強(qiáng) 152
5.4.1 流場可視化結(jié)果 153
5.4.2 凹腔對混合特性的影響 155
5.4.3 隔板的凹腔構(gòu)型參數(shù)對摻混特性的影響 155
5.4.4 凹腔誘導(dǎo)混合增強(qiáng)的機(jī)理研究 159
參考文獻(xiàn) 161
第6章 超聲速混合層主動混合增強(qiáng)技術(shù) 163
6.1 主動混合增強(qiáng)技術(shù)分類163
6.1.1 平板自激振蕩 163
6.1.2 激勵(lì)器 164
6.1.3 回流裝置 165
6.2 強(qiáng)迫振動誘導(dǎo)混合增強(qiáng) 166
6.2.1 試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 166
6.2.2 流場可視化結(jié)果 168
6.2.3 強(qiáng)迫振動對摻混特性的影響 174
6.3 入口激勵(lì)主動混合增強(qiáng) 177
6.3.1 計(jì)算模型和激勵(lì)方式 178
6.3.2 流場可視化分析 179
6.3.3 K-H渦增長特性 184
6.3.4 空間相關(guān)性分析 184
參考文獻(xiàn) 188