激波邊界層乾擾 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

[英] 霍格爾·巴賓斯基(HolgerBabinsk 著

圖書標籤:

• 激波
• 邊界層
• 乾擾
• 氣動特性
• 超音速流動
• 數值模擬
• 實驗研究
• 流體動力學
• 航空航天
• 傳熱學

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118105568

商品編碼：10176899952

齣版時間：2015-12-01

作  者:(英)霍格爾·巴賓斯基(Holger Babinsky),(英)約翰·K·哈維(John K.Harvey) 著；白菡塵 譯 定  價:132 齣 版 社:國防工業齣版社 齣版日期:2015年12月01日 頁  數:410 裝  幀:平裝 ISBN:9787118105568 ●第1章序言
●1.1本書結構
●1.1.1關於GeorgeInger教授
●1.2讀者對象
●第2章物理本質
●2.1激波-邊界層乾擾的重要性
●2.2超聲速流中的間斷現象
●2.2.1激波
●2.2.2激波極麯綫錶達法
●2.2.3激波乾擾與Edney分類
●2.2.4激波、阻力與效率——Oswatitsch關係
●2.3邊界層的流動結構
●2.3.1邊界層中的速度分布
●2.3.2多層結構
●2.3.3邊界層對快速壓力變化的響應
●2.4激波與邊界層的抗衡
●2.4.1幾種基本的二維激波-邊界層乾擾
●2.4.2邊界層與激波壓升的抗衡
●2.5無分離的弱乾擾流動
●2.5.1入射-反射激波乾擾
●部分目錄

內容簡介

該書是激波邊界層乾擾主題的靠前部專著，收集瞭近期新的研究成果，其中包括未公開發錶的研究結果，涉及方方麵麵的激波邊界層乾擾問題。由本領域靠前知名專傢貢獻他們在有關激波邊界層的重要實驗、計算和分析問題上的觀點，並將近期新成果撰寫成書，內容涉及亞聲速、跨聲速、超聲速、高超聲速流動（含稀薄流）中的激波與湍流、層流邊界層的乾擾以及激波-激波乾擾的現象、理論、機理解釋、計算模擬方法及存在的問題。

激波與邊界層：一場無聲的舞蹈 在高速流動的世界裏，激波與邊界層的相遇，是空氣動力學中一段驚心動魄的演齣。它們並非簡單的相鄰，而是一場復雜而精妙的互動，深刻地影響著飛行器的性能、結構的穩定性乃至聲學特性。本書將帶您深入探索這場“無聲的舞蹈”，揭示其中蘊含的物理機製、分析方法與工程應用，為您勾勒齣超音速流動中一對孿生現象的完整畫捲。 第一篇：激波的誕生與本質 在對激波與邊界層的相互作用進行深入剖析之前，我們有必要首先建立起對激波這一核心物理現象的清晰認知。激波，顧名思義，是一種在介質中傳播的、具有極高壓強、溫度和密度的不連續麵。它並非是傳統意義上的連續波，而是能量在極短距離內急劇傳遞的結果。 激波的形成機製： 為什麼在超音速流動中會齣現激波？這是理解一切的基礎。當物體以超過聲速的速度運動時，其前方介質的擾動無法及時傳播開來，一係列的擾動疊加在一起，最終形成一個強度極高的壓縮麵，這就是激波。我們可以從宏觀的物理圖像和微觀的分子動力學角度來理解這一過程。宏觀上，是速度場的突變；微觀上，則是分子碰撞頻率的急劇升高，導緻能量的快速轉移。 激波的分類與形態： 激波並非韆篇一律，它們根據形成條件和與主流的夾角，呈現齣多樣的形態。本書將詳細介紹正激波、斜激波、彎麯激波、脫體激波等幾種主要的激波類型。對於斜激波，我們將深入探討其與主流方嚮的夾角（激波角）與馬赫數、來流角度之間的關係，並介紹其關鍵參數的計算方法，例如普朗特-邁耶關係。對於復雜的幾何體，如圓錐體、鈍頭體，激波的形態更是韆變萬化，我們將通過具體的算例展示它們的特點。 激波的物理性質： 激波麵上的物理量會發生劇烈的變化。我們將精確分析激波前後溫度、壓力、密度、熵以及速度等參數的突變規律。其中，激波的絕熱性和不可逆性是理解其能量耗散的關鍵。熵增原理在這裏扮演著至關重要的角色，它解釋瞭為什麼激波會帶來能量損失，並對下遊流動産生持續影響。 激波管與激波風洞： 為瞭更直觀地研究激波現象，科學傢們發展瞭專門的實驗設備。本書將簡要介紹激波管和激波風洞等常用實驗裝置的工作原理，以及它們在激波研究中的作用，讓讀者對激波的實驗觀測有初步瞭解。 第二篇：邊界層的誕生與演化 與激波一同在高速流動中扮演重要角色的，是邊界層。邊界層是流體在固體壁麵附近受粘性影響而形成的薄層。在這個區域內，流體速度從壁麵的零變化到自由流的速度。邊界層的存在，是摩擦阻力、熱傳導以及流動分離等一係列復雜現象的根源。 粘性與邊界層的形成： 粘性是邊界層形成的核心驅動力。我們將解釋粘性力如何在壁麵附近作用，導緻流體速度的減小，並梯度地嚮外層遞減。布拉辛巴卡方程等基本方程將幫助我們理解粘性力在宏觀尺度上的錶現。 邊界層的分類： 邊界層根據流動的性質，可以分為層流邊界層和湍流邊界層。我們不僅要理解這兩種狀態各自的特徵，更要關注它們之間的轉捩過程。層流邊界層平滑、有序，而湍流邊界層則混亂、混閤劇烈。它們對阻力和傳熱的影響差異巨大。 邊界層的物理特性： 邊界層內的速度剖麵、厚度、壁麵剪切應力以及傳熱係數等是衡量邊界層特性的關鍵參數。我們將深入探討這些參數的計算方法，以及它們與雷諾數、普朗特數等重要無量綱數之間的關係。厚度增長、動量虧損和能量虧損是邊界層演化過程中需要重點關注的幾個方麵。 流動分離： 當流體在逆壓梯度下運動時，靠近壁麵的流體速度會降低，甚至倒流，從而導緻邊界層脫離壁麵，産生流動分離。這是高速流動中最令人頭痛的問題之一，它會導緻阻力急劇增加，升力喪失，甚至引起結構振動。我們將分析流動分離發生的條件，以及不同幾何形狀下分離區的形成特點。 第三篇：激波與邊界層的相互作用：一場博弈 激波與邊界層的相遇，並非簡單的“擦肩而過”，而是一場相互影響、相互塑造的動態過程。這場“博弈”決定瞭許多重要的空氣動力學現象。 激波對邊界層的影響： 當激波掠過邊界層時，邊界層內的壓力會發生急劇升高。這種壓力升高會對邊界層産生顯著影響。 減速與增厚： 激波的壓縮作用會導緻邊界層內流體速度減小，邊界層厚度隨之增加。 分離的誘發： 尤其是在鈍頭體或有幾何突變處，激波壓力升高是導緻邊界層發生分離的關鍵因素。我們將詳細分析激波誘導分離的機理，以及分離區內復雜的流動結構，如迴流區、渦結構等。 壁麵剪切應力與傳熱的變化： 激波作用還會導緻壁麵剪切應力下降，同時由於邊界層增厚和流動狀態改變，壁麵傳熱係數也會發生變化，這對於飛行器的熱防護設計至關重要。 邊界層對激波的影響： 邊界層並非完全被動。它的存在也會對激波的形成和發展産生一定的影響。 激波的彎麯與脫體： 在物體錶麵附近，由於邊界層的存在，使得激波麵無法直接與物體錶麵相交。邊界層的影響會導緻激波麵發生彎麯，甚至在鈍頭體前方形成脫體激波。我們將探討邊界層厚度、粘性以及物體的鈍度對激波脫體距離和激波形態的影響。 激波弱化： 盡管激波本身是強烈的壓縮過程，但與厚邊界層相互作用時，邊界層內的低速、低能量流體可能會對激波麵産生一定的“緩衝”作用，使其在與邊界層接觸的部分強度有所減弱。 關鍵的相互作用模式： 激波-邊界層交互（Shock-Boundary Layer Interaction, SBLI）： 這是本書的核心內容之一。我們將深入研究在不同馬赫數、不同幾何形狀下的激波-邊界層交互現象。這包括發生在斜坡、角區、進氣道唇口等位置的典型交互。我們將分析不同“占優”因素（激波強度、邊界層厚度、迎角等）對交互模式的影響，例如壓縮性交互、膨脹性交互等。 激波-湍流邊界層交互： 湍流邊界層的復雜性使得其與激波的交互過程更加復雜。湍流脈動、湍動能的耗散以及與激波激發的湍流增強之間的相互作用，是理解高速飛行器氣動加熱和氣動噪聲的重要途徑。 粘性-激波相互作用（Viscous-Shock Interaction, VSI）： 在極高馬赫數下，粘性效應與激波效應可能同時變得非常顯著，形成粘性-激波相互作用區。在這個區域內，激波和粘性邊界層效應相互耦閤，導緻流動行為異常復雜，並可能引發強烈的錶麵熱流。 第四篇：分析方法與工程應用 理解瞭激波與邊界層相互作用的物理機製，我們還需要掌握分析這些復雜現象的工具，並將其應用於實際工程設計。 理論分析方法： 相似理論與綱量分析： 如何通過無量綱數來簡化問題，找到不同條件下現象的普適性規律？我們將介紹相似理論的基本原理，並探討雷諾數、馬赫數、斯坦頓數等關鍵無量綱數在激波-邊界層相互作用中的意義。 奇點攝動法與漸近展開： 對於邊界層等近壁區域，可以采用攝動方法來求解。我們將介紹這些數學工具在處理激波附近邊界層行為時的應用。 流動相似性： 基於相似理論，我們可以預測在不同尺度或不同條件下相似流動現象的發生。 數值模擬方法： 有限體積法與有限差分法： 這些是求解 Navier-Stokes 方程等流體力學控製方程的常用數值方法。我們將介紹它們的離散化原理，以及在捕捉激波和邊界層等復雜流動結構時的優勢與挑戰。 激波捕捉格式： 由於激波的間斷性，需要采用特殊的數值格式來精確捕捉激波麵，避免數值耗散或振蕩。我們將討論 Rusanov 格式、Godunov 格式等幾種典型的激波捕捉格式。 湍流模型： 對於湍流邊界層，需要引入湍流模型來描述湍流的平均效應。我們將簡要介紹 RANS 模型、LES 和 DNS 等不同層次的湍流模型，以及它們在激波-邊界層交互模擬中的應用。 高精度求解： 激波-邊界層相互作用區域內的流動變化劇烈，需要高精度數值方法來準確描述。本書將探討如何通過網格加密、高階精度格式等手段提高模擬的準確性。 工程應用領域： 航空航天器設計： 從飛機機翼到火箭鼻錐，激波與邊界層相互作用無處不在。我們將討論如何利用對這些現象的理解來優化氣動外形，降低阻力，提高升力，控製熱流。例如，超燃衝壓發動機中的激波-燃燒相互作用，高超聲速飛行器錶麵的熱防護設計，以及戰鬥機起降時的低速氣動性能。 氣體動力學激光器： 激波管的産生和傳播是氣體動力學激光器工作原理的重要組成部分。 高速衝擊波技術： 在材料科學、爆炸力學等領域，激波的産生與傳播也是研究的重點。 聲學設計： 激波的存在是産生高速氣流噪聲的重要來源，瞭解激波與邊界層的交互可以幫助我們設計更安靜的航空器。 結語 激波與邊界層，一對看似獨立的物理現象，卻在高速流動的世界中上演著一場緊密相連的“雙人舞”。它們的相互作用，不僅是流體力學研究的深度體現，更是現代航空航天工程設計不可或缺的基礎。本書期望通過係統的梳理和深入的剖析，為您揭示這場無聲舞蹈的奧秘，讓您對高速流動中的復雜物理現象有更深刻的理解，並為相關領域的工程實踐提供有價值的參考。

評分☆☆☆☆☆

說實話，剛拿到《激波邊界層乾擾》這本書時，我抱著一種試試看的心態。畢竟“激波”和“邊界層”這兩個詞聽起來就帶著一股子高深莫測的味道，我擔心它會是一本讀起來讓人昏昏欲睡的學術大部頭。然而，事實證明我的擔憂是多餘的。這本書的結構設計得非常巧妙，每一章節的銜接都十分自然，循序漸進地將我帶入這個復雜而迷人的領域。作者的寫作風格樸實而嚴謹，沒有華麗的辭藻，但字裏行間透著深厚的功底。他對每一個概念的闡釋都力求清晰透徹，並通過大量的圖示和簡化模型，將抽象的物理現象具象化。我尤其欣賞書中對數學推導過程的詳盡展示，雖然我不是數學係齣身，但跟隨作者的思路，也能逐步理解其中的邏輯，並從中體會到數學之美。書中的案例分析也十分到位，涵蓋瞭從基礎理論驗證到實際工程難題的解決，讓我看到瞭激波邊界層乾擾在不同場景下的錶現形式以及工程師們是如何應對這些挑戰的。讀完這本書，我感覺自己的知識體係得到瞭極大的拓展，對這個領域的理解也更加深入和係統。

評分☆☆☆☆☆

《激波邊界層乾擾》是一本讓我重新認識“深度”的書。我本以為我會在這本書中看到一些陳舊的理論和早已被解決的問題，但事實完全相反。作者的視角非常新穎，他不僅關注瞭經典的激波邊界層乾擾現象，還對近年來齣現的一些新興問題，如跨音速流動中的奇點以及高超聲速流動中的三維乾擾效應進行瞭深入的剖析。他對於計算流體力學（CFD）在激波邊界層乾擾研究中的應用也進行瞭詳盡的介紹，並分析瞭不同數值方法在處理這類復雜流動時的優缺點。更讓我印象深刻的是，作者在探討理論的同時，始終保持著對物理現實的關注，他會反復強調實驗驗證的重要性，並結閤最新的實驗數據來佐證自己的觀點。這本書的文獻引用非常豐富，讓我能夠快速找到進一步深入研究的入口。讀完這本書，我感覺自己仿佛站在瞭一個新的知識高地，對激波邊界層乾擾的理解不再停留在錶麵，而是擁有瞭更宏觀、更深邃的洞察力。

評分☆☆☆☆☆

這本《激波邊界層乾擾》實在是太令人驚喜瞭！我一直對空氣動力學領域很感興趣，但總覺得很多書籍過於理論化，枯燥乏味，難以找到真正能夠激發我學習熱情的內容。然而，這本書完全顛覆瞭我的認知。作者的敘述方式非常生動形象，仿佛我置身於高速飛行的飛機旁，親眼目睹著那震撼人心的激波現象。書中詳細闡述瞭激波是如何在高速氣流中産生，以及它們與邊界層之間錯綜復雜的關係，那些復雜的數學公式竟然被巧妙地轉化為易於理解的物理過程。更讓我驚嘆的是，作者還結閤瞭大量實際工程案例，比如超音速客機、導彈以及航天器的設計，將理論知識與實際應用緊密地聯係起來。我仿佛看到一個個精密的工程設計圖在眼前展開，理解瞭為何飛機的外形要那樣設計，為何在某些區域需要特殊的材料。書中對乾擾的成因、傳播以及抑製方法進行瞭深入淺齣的剖析，讓我不僅認識瞭問題，也看到瞭解決問題的途徑。這不僅僅是一本學術著作，更像是一次引人入勝的探索之旅，讓我對空氣動力學産生瞭前所未有的濃厚興趣。

評分☆☆☆☆☆

我隻能說，《激波邊界層乾擾》這本書簡直是為我量身定做的！我從事航空航天相關的工作，經常會遇到與高速氣流和復雜流動相關的難題，而這本書恰恰解決瞭我的燃眉之急。作者的論述非常接地氣，他沒有迴避那些復雜的工程挑戰，而是直麵它們，並提齣瞭切實可行的解決方案。書中對不同幾何構型下激波邊界層乾擾的特點進行瞭詳細的對比分析，讓我能夠針對不同的設計場景，找到最閤適的應對策略。尤其讓我眼前一亮的是，書中對先進的控製技術，比如等離子體激勵、微脈衝噴射等在抑製激波邊界層乾擾方麵的應用進行瞭深入的探討，這讓我看到瞭未來技術發展的新方嚮。書中的案例研究非常貼近實際工作，很多描述都讓我産生強烈的共鳴，感覺作者就是在分享我工作中遇到的問題和思考。這本書的實用性之強，是我讀過的同類書籍中少有的。

評分☆☆☆☆☆

《激波邊界層乾擾》這本書給我的整體感覺是——專業、係統，並且具有很強的啓發性。作者在內容編排上，既有對基礎理論的紮實梳理，也有對前沿研究方嚮的探討。他從激波的形成機製、發展演化開始，逐步深入到邊界層流動及其與激波相互作用的各個方麵，再到由此引發的復雜流動現象，比如流動分離、熱流密度增加等，最後落腳於如何通過設計和控製來減緩或消除這些不利影響。書中對於數值模擬和實驗研究方法的介紹也讓我印象深刻，理解瞭科學傢和工程師們是如何通過這些工具來研究和解決激波邊界層乾擾問題的。我特彆喜歡作者在討論某些復雜現象時，會穿插一些曆史性的迴顧，比如提到早期的一些實驗發現以及理論突破，這讓我在學習技術知識的同時，也對這個學科的發展曆程有瞭更深的認識。這本書對於我來說，不僅僅是學習知識，更重要的是培養瞭一種解決問題的思維方式，學會瞭如何從宏觀到微觀，從原理到應用，全麵地分析一個工程問題。