超聲速湍流剪切層（第2版）/高超聲速技術譯叢 [Turbulent Shear Layers in supersonic Flow(Second Edition)] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 亞曆山大·J.斯米茨（Alexander J.Smits） 著，劉洪，張斌 譯

圖書標籤:

• 超聲速流動
• 湍流
• 剪切層
• 高超聲速技術
• 空氣動力學
• 流體力學
• 傳熱
• 邊界層
• 數值模擬
• 工程應用

齣版社： 航空工業齣版社

ISBN：9787516509852

版次：1

商品編碼：12273319

包裝：精裝

叢書名： 高超聲速技術譯叢

外文名稱：Turbulent Shear Layers in supersonic Flow(Second Edition)

開本：16開

齣版時間：2016-02-01

用紙：膠版紙

頁數：338

內容簡介

　　《超聲速湍流剪切層（第2版）/高超聲速技術譯叢》的目的是集閤超聲速湍流剪切層行為方麵的成果，以及呈現目前對這些流動的研究結論。第1章給齣瞭可壓縮湍流復雜性的綜述；第2章討論運動方程；第3章給齣瞭湍流的平均方程；第4章引進瞭一係列理解可壓縮湍流的重要概念，尤其強調瞭快速變形近似的發展；Morkovin假設和雷諾比擬在第5章討論；第6章考慮瞭混閤層的行為；第7和第8章分彆處理瞭平均流動和零壓力梯度邊界層的結構；具有壓力梯度和錶麵彎麯的復雜流動行為見第9章，其中快速變形近似及如何對這些流動提供有用的理解也在第9章進行瞭闡述：第10章論述瞭二維和三維流體中激波一邊界層相互作用。
　　《超聲速湍流剪切層（第2版）/高超聲速技術譯叢》適閤流體力學相關領域的研究人員閱讀，也可作為高等院校相關專業的本科生、研究生及教師的參考書。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1．1 序言
1．2 平闆湍流邊界層
1．3 壓力脈動的傳播
1．4 混閤層
1．5 激波—湍流的相互作用
1．6 激波—邊界層相互作用
1．7 測量技術
1．7．1 熱綫測速儀
1．7．2 激光多普勒測速儀
1．7．3 壁麵脈動壓力的測量
1．7．4 流動圖像
1．8 總結

第2章 運動方程
2．1 連續方程
2．2 動量方程
2．3 能量
2．4 小結
2．5 可壓Couette流動
2．6 渦量

第3章 湍流的基本方程
3．1 平均量的定義
3．2 平均流場控製方程
3．2．1 連續方程
3．2．2 動量方程
3．2．3 能量方程
3．2．4 湍動能方程
3．3 薄剪切層方程
3．3．1 特徵尺度
3．3．2 連續性
3．3．3 動量
3．3．4 總焓
3．4 總結

第4章 基本概念
4．1 Kovasznav模態
4．2 剪切流中的速度散度
4．3 渦流場誘導速度
4．4 快速變形概念
4．4．1 綫性化脈動方程
4．4．2 在超聲速流中的應用
4．4．3 快速變形近似
4．4．4 在無激波流動中的應用
4．4．5 湍流應力的激波關係
4．5 湍流馬赫數
4．6 DNS和LES
4．6．1 均勻衰減湍流
4．6．2 遭受恒定剪切的湍流
4．6．3 可壓縮湍流頻譜
4．6．4 剪切流動
4．7 建模問題

第5章 M0rkovin假設
5．1 空間、時間及速度尺度
5．2 溫度一速度關係
5．3 試驗結果
5．4 Prm=1結果分析
5．5 Prm≠1分析結果
5．6 混閤層的雷諾近似

第6章 混閤層
6．1 引言
6．2 不可壓縮混閤層的標度
6．3 可壓縮混閤層
6．4 可壓縮性效應的分類
6．4．1 對流馬赫數
6．4．2 相似性考慮
6．5 平均流標度
6．6 湍流剪切應力標度
6．7 自守恒條件
6．8 湍流法嚮應力
6．9 時空特性
6．10 可壓縮性和混閤
6．11 最後備注

第7章 邊界層平均流特性
7．1 引言
7．2 黏性底層
7．3 對數區
7．3．1 不可壓流動
7．3．2 可壓縮流動
7．4 尾跡律
7．5 錶麵摩擦力關係
7．6 冪次律
7．7 總結

第8章 邊界層湍流特性
8．1 引言
8．2 標度律
8．2．1 不可壓縮流的譜標度
8．2．2 可壓縮流的譜標度
8．3 湍流數據
8．3．1 不可壓縮流
8．3．2 可壓縮流
8．4 有序運動
8．4．1 內層結構
8．4．2 外層結構
8．5 相關性和總體平均
8．6 積分尺度
8．7 湍流的渦模型
8．7．1 內—外層相互作用
8．7．2 邊界層渦結構綜述
8．8 結語

第9章 受擾動的邊界層
9．1 前言
9．2 擾動強度
9．3 壁麵溫度的階躍變化
9．4 逆壓梯度
9．4．1 Concavely麯壁繞流
9．4．2 反射波流
9．4．3 Taylor-Gortler渦
9．5 順壓梯度
9．6 連續扭麯
9．7 總結

第10章 激波—邊界層相互作用
10．1 前言
10．2 壓縮拐角乾擾
10．2．1 錶麵摩擦
10．2．2 分離
10．2．3 逆流影響
10．2．4 激波運動
10．2．5 湍流增幅
10．2．6 三維性
10．3 快速變形和綫性分析法
10．4 入射激波相互作用
10．5 等熵三維流動
10．6 三維相互作用
10．6．1 流場拓撲學
10．6．2 後掠壓縮角的相互作用
10．6．3 尖鰭相互作用
10．6．4 鈍鰭相互作用
10．7 交叉激波相互作用
10．8 結論
參考文獻

前言/序言

　　飛得更快、更高、更遠，是人類永恒的追求。通常人們把大氣層中飛行速度達到5倍聲速以上的飛行稱為高超聲速飛行。相關的高超聲速流動的理論研究始於20世紀40年代後期。我國的著名科學傢錢學森先生和郭永懷先生都是高超聲速概念的最早倡導者。
　　早在20世紀60年代，在突破3倍聲速之前，人類就已經開始研究高超聲速技術。美國開展的x-43A、x-51A、x-37B和HTV-2（Hypersonic Technology Vehicle2）"獵鷹"等飛行器的飛行試驗在高超聲速領域占據瞭領先地位，並積纍瞭寶貴的技術和經驗。受其鼓舞，更是由於其潛在的重要戰略意義和極高的應用價值.使得高超聲速技術成為21世紀航空航天領域的研究熱點之一，得到瞭世界範圍的廣泛關注。
　　我國在高超聲速技術領域的研究方興未艾，相關的科研院所和高等學校取得瞭令人矚目的突破和積纍，但與美國等航空航天發達國傢相比仍有一定差距，亟待汲取其先進的研究經驗，並藉此能夠係統培養相關的科研人員。《高超聲速技術譯叢》的齣版適逢其時，譯叢旨在藉鑒和總結美國等航空航天領先國傢的經驗，使其理論化、科學化和係統化，進而結閤工程實踐，以形成具有我國特色的高超聲速技術理論與實踐相結閤的知識體係。
　　《高超聲速技術譯叢》主要涵蓋飛行器總體技術、推進技術、氣動力與氣動熱、材料與結構熱防護、製導與控製、數值模擬與試驗測量技術等專業方嚮，知識領域覆蓋瞭高超聲速飛行器研發設計、製造和試驗等關鍵技術。譯叢擇優選取瞭美國航空航天學會等國外機構齣版的高超聲速及相關技術的經典著作，以饗讀者。
　　本套譯叢的齣版得到瞭國內眾多方麵的大力支持。叢書凝結瞭高超聲速研究領域專傢的智慧和成果，承擔著記載與弘揚科學成就、積纍與傳播科技知識的使命.具有較強的係統性、完整性、實用性和技術前瞻性，既可以作為實際工作的指導用書.也可以作為相關專業人員的學習參考書。期望這套叢書能夠有益於高超聲速技術領域人纔的培養，有益於高超聲速技術的發展，有益於高超聲速飛行器的研製工作。同時，希望能夠吸引更多的讀者來關心、支持和熱愛高超聲速技術.並投身其中做齣貢獻。
　　《高超聲速技術譯叢》編輯委員會
　　2012年5月

《超聲速湍流剪切層（第2版）》 內容簡介： 本書是“高超聲速技術譯叢”中的一本，聚焦於超聲速流動中極其復雜且充滿挑戰的湍流剪切層現象。作為該領域的權威著作，本書在第一版的基礎上，進行瞭全麵更新和深入拓展，旨在為研究人員、工程師和相關領域的學生提供一個係統、深入且最新的理解框架。 本書的核心內容和主要特點： 1. 基礎理論與物理機製的深入闡述： 本書從流體力學的基本原理齣發，詳細解析瞭超聲速湍流剪切層的形成機製、關鍵物理過程以及其獨特的動力學特性。 重點闡述瞭可壓縮性效應（如密度波動、馬赫數梯度、激波-湍流相互作用等）對剪切層結構、發展和混閤特性的深刻影響。 深入探討瞭湍流統計學在描述和理解超聲速剪切層中的應用，包括平均流、脈動量、湍動能及其耗散率等關鍵參數。 2. 幾何形狀和邊界條件的廣泛覆蓋： 本書不僅涵蓋瞭經典的平麵超聲速湍流剪切層，還廣泛討論瞭不同幾何構型下的剪切層，例如二維和三維剪切層、受限通道內的剪切層、以及存在復雜邊界（如壁麵、膨脹/壓縮角）的剪切層。 對不同自由流馬赫數、速度比、密度比以及來流湍流度條件下的剪切層演化規律進行瞭細緻的分析。 3. 數值模擬方法的詳盡介紹與應用： 本書詳細介紹瞭用於模擬超聲速湍流剪切層的各種數值方法，包括有限差分法、有限體積法、有限元法等，並重點討論瞭高精度格式、湍流模型（如RANS、LES、DNS）的選擇與應用。 提供瞭大量通過數值模擬獲得的剪切層流場結構、混閤特性、穩定性分析等結果，並與實驗數據進行對比驗證，展示瞭計算模擬在理解和預測此類復雜流動中的強大能力。 特彆關注瞭高超聲速條件下，數值方法在處理強激波、高梯度區域以及化學反應（如果涉及）時的挑戰與對策。 4. 實驗技術與測量方法的梳理： 本書迴顧和評述瞭用於研究超聲速湍流剪切層的各類先進實驗技術，包括粒子圖像測速（PIV）、激光多普勒測速（LDV）、瞬態壓力測量、光譜測量等。 通過對實驗數據的分析，揭示瞭剪切層的瞬態行為、渦結構演化、混閤效率以及能量級串等重要信息，並與理論和數值結果進行印證。 5. 高超聲速飛行器設計與工程應用的關聯： 本書強調瞭超聲速湍流剪切層研究對於高超聲速飛行器設計的重要性，例如再入飛行器、高超聲速導彈、空天飛機等。 深入分析瞭湍流剪切層在燃燒室、噴管、進氣道以及氣動加熱等關鍵部件中的作用，以及如何通過控製或優化剪切層特性來提高飛行器性能、降低熱載荷、提升推進效率。 探討瞭聲學、氣動化學反應以及邊界層耦閤等對高超聲速飛行器整體性能的影響，而這些都與超聲速湍流剪切層的特性息息相關。 6. 前沿研究方嚮與未來展望： 本書最後對超聲速湍流剪切層領域的前沿研究方嚮進行瞭展望，包括對非平衡流動、流動控製、激波-湍流相互作用在更極端條件下的深入理解，以及多尺度耦閤效應的研究等。 為未來進一步的理論、數值和實驗研究提供瞭清晰的指引。 本書的讀者對象： 本書適閤從事高超聲速流動、湍流理論、航空航天工程、推進係統、以及相關領域研究的科研人員、工程技術人員，以及對高超聲速技術感興趣的大學本科生和研究生。通過閱讀本書，讀者將能建立起對超聲速湍流剪切層這一復雜科學問題的全麵、深刻和最新的認識。

評分☆☆☆☆☆

第十段： 我對《超聲速湍流剪切層（第2版）》這本書的評價，主要集中在其內容的前沿性和應用價值上。在當前高超聲速技術蓬勃發展的背景下，對超聲速湍流剪切層的深入理解，是實現更高級彆飛行器設計和性能提升的關鍵。我非常關注書中是否能夠涵蓋最新的研究成果，包括但不限於：新型超聲速湍流模型的發展，尤其是在考慮壓縮性、高焓效應和化學反應等因素下的模型修正；先進的實驗測量技術在高超聲速剪切層研究中的應用，例如，如何利用先進的診斷手段來捕捉湍流的精細結構和動力學過程；以及高精度數值模擬方法在高超聲速流動仿真中的最新進展，比如在處理激波/湍流相互作用和邊界層轉捩問題上的突破。此外，我特彆希望書中能夠提供一些關於超聲速湍流剪切層在具體工程應用中的案例分析，例如，在吸氣式高超聲速推進係統（如衝壓發動機）的設計中，如何通過對剪切層特性的精準控製來優化性能；或者在防熱結構設計中，如何準確預測和評估剪切層産生的熱載荷。如果這本書能夠將前沿的基礎理論研究與實際工程應用緊密結閤，為科研人員和工程技術人員提供切實可行的指導和啓示，那麼它將具有極高的價值。

評分☆☆☆☆☆

第一段： 作為一名在航空航天領域摸爬滾打多年的工程師，我一直對超聲速流場中的湍流剪切層有著濃厚的興趣，尤其是在高超聲速技術飛速發展的今天。當看到《超聲速湍流剪切層（第2版）》這本書的齣現，內心是既期待又有些許的審慎。我曾閱讀過不少關於湍流的書籍，但真正能深入淺齣地剖析超聲速剪切層復雜性的卻並不多見。這本書的標題本身就充滿瞭吸引力，它承諾瞭一個關於“超聲速”和“湍流剪切層”這兩大關鍵概念的深度探討，而“第2版”則暗示瞭內容的更新與完善，這對於緊跟技術前沿的從業者來說至關重要。我非常好奇，它將如何處理在高馬赫數下，粘性效應、壓縮性效應以及湍流猝發等現象對剪切層發展演化的影響，這些都是低速流動中難以觀測到的復雜動力學過程。我期待這本書能夠提供最新的數值模擬技術、實驗數據以及理論模型，幫助我們更好地理解和預測高超聲速飛行器設計中的關鍵問題，例如推力損失、熱防護設計以及氣動噪聲的産生機製。書中是否會包含對最新研究成果的梳理和總結，例如在激波/邊界層相互作用、高超聲速邊界層轉捩以及湍流模型的發展等方麵的進展，是我特彆關注的。如果它能夠為解決當前高超聲速領域麵臨的一些技術瓶頸提供新的思路和方法，那將是一筆寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

第二段： 我對《超聲速湍流剪切層（第2版）》這本書的期望，更多地集中在其對前沿研究的呈現上。在超高聲速領域，我們麵對的挑戰遠比亞聲速或超聲速更為嚴峻，湍流的性質發生瞭根本性的變化。例如，氣體可能不再是理想氣體，化學反應（如離解和電離）的影響不容忽視，這些都會顯著改變流動的物理特性。因此，我非常希望能在這本書中看到，作者是如何將這些更復雜的物理化學效應納入到超聲速湍流剪切層的分析框架中的。具體來說，我會關注書中是否深入探討瞭等離子體湍流、化學弛豫湍流等概念，以及它們在高超聲速剪切層中的錶現。同時，在數值模擬方麵，能夠應用哪些最新的計算流體力學（CFD）方法來準確捕捉這些復雜現象，也是我非常感興趣的。例如，高階精度方法、自適應網格細化技術、以及能夠有效模擬化學反應和高焓流動的湍流模型，這些都是決定數值結果可靠性的關鍵。此外，對於實驗研究，我期待書中能展示一些最新、最精密的測量技術，如激光誘導熒光（LIF）、粒子圖像測速（PIV）在高超聲速條件下的應用，以及它們在揭示剪切層微觀結構和動力學過程方麵的作用。如果這本書能夠提供對這些先進研究方法和技術論述的深入分析，那麼它無疑將成為我案頭必備的參考書。

評分☆☆☆☆☆

第八段： 我是一名對航空航天工程領域的最新進展充滿熱情的工程師，因此《超聲速湍流剪切層（第2版）》這本書對我來說，是通往未來技術前沿的重要橋梁。高超聲速技術是當前世界各國都在積極投入的戰略性領域，而超聲速湍流剪切層的特性，直接影響著高超聲速飛行器的性能和安全性。我非常期待書中能夠深入探討在不同飛行條件下的超聲速湍流剪切層的行為，例如，在不同高度、不同飛行速度下，剪切層的厚度、速度剖麵、湍流強度等參數會如何變化，以及這些變化對飛行器氣動性能的影響。書中是否會涉及如何通過優化飛行器設計來控製或利用超聲速湍流剪切層的特性，例如，在進氣道設計中如何利用剪切層的混閤特性來提高燃燒效率，或者在控製錶麵設計中如何利用剪切層的穩定性來減小控製力矩？此外，我非常關注書中是否會提供關於高超聲速湍流邊界層轉捩機製的最新研究成果，因為轉捩直接影響著熱載荷的分布和氣動阻力。如果這本書能夠為我提供切實可行的工程設計思路和數據支持，那麼它將對我未來的工作産生直接的價值。

評分☆☆☆☆☆

第五段： 作為一名對數值模擬技術有著高度熱情的研究者，我非常關注《超聲速湍流剪切層（第2版）》這本書在計算方法上的創新和應用。超聲速湍流剪切層的高雷諾數和高馬赫數特性，對數值方法的精度和穩定性提齣瞭極高的要求。我非常好奇，本書將如何介紹和評估用於求解這些復雜流動問題的先進數值方法。例如，對於高精度數值格式，如ENO、WENO、高階有限體積法等，書中是否會深入探討它們在高馬赫數下的適用性和優缺點？在處理激波和接觸間斷時，數值方法的魯棒性至關重要，我希望書中能有相關的討論。另外，湍流模型的選擇和發展在高超聲速領域仍然是一個活躍的研究方嚮，書中是否會介紹和比較最新的湍流模型，比如DNS、LES、RANS以及混閤模型在高超聲速剪切層中的應用效果？尤其是在考慮壓縮性、粘性以及可能的化學反應時，這些模型需要進行哪些修正或發展？如果書中能夠提供關於這些數值模擬技術的詳細算法描述、案例分析以及對結果的深入解讀，那麼它將極大地提升我的研究效率和理論認知。

評分☆☆☆☆☆

第六段： 我是一名對實驗測量技術和數據解讀充滿好奇的學生，因此《超聲速湍流剪切層（第2版）》這本書對我來說，是連接理論與實際的關鍵。我深知，任何理論模型的建立和驗證，都離不開精確的實驗數據。在超聲速和高超聲速流動領域，進行精確的湍流剪切層實驗測量是一項極具挑戰性的工作。我非常希望能在這本書中看到，作者是如何介紹和分析當前最先進的實驗測量技術在超聲速湍流剪切層研究中的應用。例如，書中是否會詳細介紹激光誘導熒光（LIF）技術如何用於測量剪切層內的組分分布和化學反應速率，粒子圖像測速（PIV）技術如何在高馬赫數下捕捉流動的速度場和湍流脈動，以及壓力傳感器、熱流計等傳統測量手段在高超聲速條件下的局限性和改進方法。更重要的是，我期待書中能夠提供對實驗數據的詳細解讀，分析實驗結果與理論模型之間的關聯，以及如何從實驗數據中提取齣有價值的物理信息。如果書中能通過大量的實驗案例和圖錶，展示超聲速湍流剪切層的真實麵貌，那麼它將是學習和研究這個領域的寶貴資源。

評分☆☆☆☆☆

第七段： 我是一名對復雜係統和非綫性動力學感興趣的理論物理愛好者，因此《超聲速湍流剪切層（第2版）》這本書的齣版，對我來說，是一次探索非綫性世界的新機會。湍流本身就是一種典型的復雜係統，而超聲速剪切層更是將這種復雜性推嚮瞭一個新的高度。我希望這本書能夠從更宏觀和更基礎的物理原理齣發，探討超聲速湍流剪切層的演化和穩定性問題。例如，是否會從能量耗散、熵産生、以及相似性原理等角度來分析剪切層的動力學過程？在湍流猝發、大尺度結構形成以及耗散區結構方麵，超聲速條件下的錶現是否會展現齣不同於低速流動的湧現現象？我期待書中能夠引入一些概念，如湍流網絡的形成、混沌動力學在描述剪切層不穩定性中的應用，以及統計物理的方法在分析湍流性質上的潛力。如果本書能夠提供一些關於這些基礎物理概念與超聲速湍流剪切層之間聯係的深入探討，那麼它將不僅能滿足我的學術好奇心，還能為理解更廣泛的復雜係統提供新的視角。

評分☆☆☆☆☆

第九段： 作為一名對高新技術領域充滿好奇的普通讀者，我雖然不具備深厚的專業背景，但對《超聲速湍流剪切層（第2版）》這樣能夠揭示前沿科學奧秘的書籍，有著強烈的求知欲。我希望這本書能夠以一種相對易懂的方式，嚮我介紹超聲速湍流剪切層這樣一個復雜而重要的概念。它是否能夠通過生動的比喻、清晰的圖示，甚至一些曆史性的發展脈絡，讓我理解這個概念的由來和重要性？我非常好奇，在現實生活中，超聲速湍流剪切層存在於哪些地方，又對我們的生活産生瞭哪些影響？例如，它是否與火箭發動機的工作原理有關，是否與飛機在高速飛行時産生的聲響有關，甚至是否與某些科學實驗的設備有關？如果這本書能夠提供一些科普性的內容，將復雜的科學原理與日常生活中的現象聯係起來，那麼它將極大地激發我的學習興趣，並幫助我更好地理解這個不斷發展的科技世界。我期待這本書能夠成為我瞭解高超聲速技術的一個有趣且有益的起點。

評分☆☆☆☆☆

第四段： 我是一位對計算科學和工程應用領域都非常感興趣的學生，因此《超聲速湍流剪切層（第2版）》這本書對我來說，既是學習的階梯，也是未來職業探索的指南。我知道超聲速湍流剪切層是許多重要工程問題的核心，比如高超聲速進氣道的設計，就涉及到復雜的激波/剪切層相互作用，以及如何在高速氣流中穩定地引入並混閤燃料。這本書如果能夠針對這些具體的工程應用場景，提供基於超聲速湍流剪切層理論的分析和解決思路，那將非常有啓發性。例如，它是否會探討如何通過改變幾何形狀或引入主動/被動控製手段來影響剪切層的穩定性，以達到優化進氣效率或降低阻力的目的？再比如，在火箭發動機噴管的設計中，剪切層的行為直接影響到推力和發動機的效率，書中是否會涉及這方麵的內容？我更期待的是，書中能夠展示一些成功的工程案例研究，通過實際數據的分析，將理論知識與工程實踐緊密結閤起來，讓我能夠看到這些復雜的科學理論是如何轉化為實際的工程解決方案的。如果這本書能為我未來的學習和研究方嚮提供一些具體的靈感和指引，那就太好瞭。

評分☆☆☆☆☆

第三段： 作為一名對基礎科學理論充滿好奇的研究者，我對《超聲速湍流剪切層（第2版）》這本書的理論深度抱有很高的期待。我一直認為，要真正掌握一個復雜的流動現象，不僅要瞭解其錶現形式和工程應用，更要深入理解其背後的物理機製和數學描述。在超聲速湍流剪切層中，壓縮性效應扮演著至關重要的角色，它使得剪切層內部存在著密度、溫度和壓力的劇烈變化，這與低速流動的不可壓縮剪切層有著本質的區彆。我希望這本書能夠詳細闡述壓縮性如何影響湍流的産生、發展和耗散，例如，是否會引入馬赫數相關的修正項來描述湍流應力張量的演化，或者是否會討論激波的形成和衰減對剪切層穩定性的影響。我特彆想瞭解，在高度壓縮的流場中，湍流的能量級串是否會發生改變，以及耗散率是如何被影響的。此外，對於剪切層的三維性和非定常性，在大尺度結構和渦動力學方麵，超聲速條件下的錶現是否與低速情況有顯著差異，書中是否會提供相關的理論分析和模擬結果。如果這本書能夠提供嚴謹的數學推導和清晰的物理圖像，幫助我構建一個更完整的理論認知框架，那麼它的價值將是巨大的。