高超聲速再入飛行器和吸氣式飛行器的邊界層可能發(fā)生轉(zhuǎn)捩,而層流流動(dòng)和湍流流動(dòng)在摩擦阻力、熱交換、流動(dòng)分離、摻混等方面有巨大差別,至今,人們對(duì)邊界層轉(zhuǎn)捩機(jī)理中的很多問(wèn)題認(rèn)識(shí)還不清楚。邊界層轉(zhuǎn)捩是制約高超聲速發(fā)展的重要的基礎(chǔ)性問(wèn)題,由于轉(zhuǎn)捩過(guò)程是非定常、非線性,且受到馬赫數(shù)、雷諾數(shù)、頭部鈍度等多參數(shù)影響,成為典型的待解決的流體力學(xué)科學(xué)問(wèn)題;另一方面,邊界層轉(zhuǎn)捩直接關(guān)系到高超聲速飛行器的熱流分布,對(duì)于飛行器設(shè)計(jì)和熱防護(hù)均有重要意義,開(kāi)展轉(zhuǎn)捩和預(yù)測(cè)相關(guān)研究,是工程應(yīng)用的迫切需要。粗糙元和突起物是實(shí)現(xiàn)邊界層控制的簡(jiǎn)單有效手段。舵面是非常重要的氣動(dòng)部件,用于控制飛行器的飛行姿態(tài)等。舵面與當(dāng)?shù)剡吔鐚酉嗷プ饔靡鸬母蓴_流場(chǎng)導(dǎo)致熱流和壓力峰值的變化,舵面引起的激波與激波相互作用以及激波與邊界層相互作用影響也更大,對(duì)于飛行器的性能影響非常顯著。由于噪聲對(duì)邊界層轉(zhuǎn)捩的影響非常明顯,常規(guī)風(fēng)洞在研究轉(zhuǎn)捩問(wèn)題時(shí)存在困難,本文的實(shí)驗(yàn)在低噪聲超聲速吸氣式風(fēng)洞和低噪聲高超聲速直連風(fēng)洞展開(kāi)。本文以基于納米示蹤的平面激光散射技術(shù)（Nano-tracer Planar Laser Scattering,NPLS）為主要試驗(yàn)手段... 

【文章頁(yè)數(shù)】：172 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 超聲速/高超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩研究現(xiàn)狀
        1.2.1 超聲速/高超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩研究現(xiàn)狀
        1.2.2 邊界層與圓臺(tái)突起物干擾流場(chǎng)相關(guān)研究現(xiàn)狀
    1.3 低噪聲風(fēng)洞研究和發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 高超聲速鈍舵流場(chǎng)研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及相關(guān)測(cè)試技術(shù)
    2.1 低噪聲超聲速風(fēng)洞
    2.2 低噪聲高超聲速直連風(fēng)洞
        2.2.1 高超聲速噴管設(shè)計(jì)和加工
        2.2.2 高超聲速風(fēng)洞穩(wěn)定段設(shè)計(jì)
        2.2.3 高功率電加熱器
    2.3 高超聲速靜風(fēng)洞基本情況
        2.3.1 靜風(fēng)洞噪聲來(lái)源及抑制方法
        2.3.2 靜風(fēng)洞抽吸噴管設(shè)計(jì)
    2.4 NPLS流場(chǎng)精細(xì)測(cè)試系統(tǒng)
        2.4.1 非接觸流動(dòng)顯示技術(shù)相關(guān)進(jìn)展
        2.4.2 NPLS流場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)
        2.4.3 NPLS技術(shù)在低噪聲高超聲速風(fēng)洞中的應(yīng)用研究
    2.5 多通道微型壓力測(cè)試系統(tǒng)
    2.6 小結(jié)
第三章 高超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 平板實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图皩?shí)驗(yàn)參數(shù)
    3.2 高超聲速平板邊界層流動(dòng)顯示
        3.2.1 高超聲速光滑平板邊界層流動(dòng)顯示
        3.2.2 高超聲速粗糙平板邊界層流動(dòng)顯示
    3.3 高超聲速圓錐邊界層流動(dòng)顯示實(shí)驗(yàn)研究
        3.3.1 光滑尖錐不同攻角和雷諾數(shù)邊界層流動(dòng)顯示
        3.3.2 粗糙尖錐不同攻角和雷諾數(shù)邊界層流動(dòng)顯示
        3.3.3 鈍錐邊界層流動(dòng)顯示
        3.3.4 粗糙度、攻角、鈍度對(duì)圓錐邊界層發(fā)展的影響的分析
    3.4 小結(jié)
第四章 超聲速圓臺(tái)繞流實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 馬赫3.0 圓臺(tái)繞流實(shí)驗(yàn)研究
        4.1.1 馬赫3.0 超聲速圓臺(tái)繞流實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?br>        4.1.2 層流邊界層邊界層與圓臺(tái)相互作用流場(chǎng)研究
        4.1.3 不同高度圓臺(tái)干擾流場(chǎng)對(duì)比
        4.1.4 基于間歇性分析的圓臺(tái)尾跡對(duì)比研究
        4.1.5 基于分形的圓臺(tái)尾跡對(duì)比研究
    4.2 馬赫3.0 圓臺(tái)繞流實(shí)驗(yàn)與高精度數(shù)值計(jì)算對(duì)比分析
        4.2.1 高精度計(jì)算模擬
        4.2.2 數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析
    4.3 馬赫3.8圓臺(tái)繞流實(shí)驗(yàn)研究
        4.3.1 馬赫3.8超聲速圓臺(tái)繞流實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?br>        4.3.2 湍流邊界層與圓臺(tái)相互作用流場(chǎng)研究
        4.3.3 三波點(diǎn)高度統(tǒng)計(jì)分析
    4.4 小結(jié)
第五章 高超聲速鈍舵干擾流動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)和模型
    5.2 有壁面邊界層干擾舵面流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究
        5.2.1 有邊界層干擾舵面前緣流場(chǎng)研究
        5.2.2 有邊界層干擾舵面根部流場(chǎng)研究
        5.2.3 有邊界層干擾舵面根部附近壓力分布研究
    5.3 有邊界層干擾舵面展向流場(chǎng)研究
    5.4 無(wú)壁面邊界層干擾舵面流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究
    5.5 舵軸縫隙內(nèi)部干擾流場(chǎng)研究
    5.6 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)與創(chuàng)新點(diǎn)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 陳堅(jiān)強(qiáng),涂國(guó)華,張毅鋒,徐國(guó)亮,袁先旭,陳誠(chéng).  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2017(03)
[2]高超聲速邊界層感受性研究綜述[J]. 江賢洋,李存標(biāo).  實(shí)驗(yàn)流體力學(xué). 2017(02)
[3]高超聲速翼舵干擾氣動(dòng)特性研究綜述[J]. 李廣超,王得強(qiáng),高太元,蔣崇文.  飛航導(dǎo)彈. 2016(09)
[4]大后掠鈍舵高超聲速干擾特性實(shí)驗(yàn)研究[J]. 李素循,馬繼魁,郭孝國(guó).  氣體物理. 2016(03)
[5]高超聲速平板邊界層/圓柱粗糙元非定常干擾[J]. 潘宏祿,關(guān)發(fā)明,袁湘江,卜俊輝.  計(jì)算物理. 2015(05)
[6]粗糙物面引起的超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩現(xiàn)象研究[J]. 趙云飛,劉偉,岡敦殿,易仕和,鄧小剛.  宇航學(xué)報(bào). 2015(06)
[7]高超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩機(jī)理及應(yīng)用的若干進(jìn)展回顧[J]. 解少飛,楊武兵,沈清.  航空學(xué)報(bào). 2015(03)
[8]高超聲速邊界層的轉(zhuǎn)捩及預(yù)測(cè)[J]. 羅紀(jì)生.  航空學(xué)報(bào). 2015(01)
[9]高超聲速熱流計(jì)算湍流模型性能評(píng)估[J]. 張翔,閻超.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(02)
[10]突起物及其干擾區(qū)熱環(huán)境影響范圍分析[J]. 潘宏祿,李俊紅,張學(xué)軍.  計(jì)算物理. 2013(06)

博士論文
[1]高超聲速光學(xué)頭罩的超聲速冷卻氣膜及其氣動(dòng)光學(xué)機(jī)理研究[D]. 付佳.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]高精度方法在激波/邊界層干擾及轉(zhuǎn)捩問(wèn)題中的應(yīng)用研究[D]. 趙云飛.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[3]帶后臺(tái)階超聲速光學(xué)頭罩流動(dòng)機(jī)理及其氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)試驗(yàn)研究[D]. 朱楊柱.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[4]超聲速壓縮拐角流動(dòng)機(jī)理及其流動(dòng)分離控制的試驗(yàn)研究[D]. 武宇.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[5]超聲速壁面渦流發(fā)生器流場(chǎng)精細(xì)結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)特性研究[D]. 王登攀.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[6]超聲速邊界層及激波與邊界層相互作用的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 何霖.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[7]小攻角鈍錐高超聲速邊界層的擾動(dòng)演化[D]. 劉建新.天津大學(xué) 2010
[8]高超聲速鈍錐邊界層穩(wěn)定性特征[D]. 梁賢.上海大學(xué) 2010
[9]高超聲速進(jìn)氣道啟動(dòng)問(wèn)題研究[D]. 王翼.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[10]高超音速圓錐邊界層的轉(zhuǎn)捩預(yù)測(cè)及e-N方法的改進(jìn)[D]. 蘇彩虹.天津大學(xué) 2008

碩士論文
[1]超聲速軸對(duì)稱激波與邊界層相互作用研究[D]. 劉俊林.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[2]軸對(duì)稱超聲速混合層實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[D]. 馬志成.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[3]超聲速后臺(tái)階湍流結(jié)構(gòu)試驗(yàn)及其相關(guān)技術(shù)研究[D]. 陳植.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[4]高超音速尖錐邊界層轉(zhuǎn)捩的多尺度互相關(guān)譜分析[D]. 解少飛.天津大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3733421