高超声速巳成为空气动力学研究的热点之一。基于高超声速飞行的很多研究工作，迫切地期望地面试验设备能够逼真地模拟真实飞行环境。本书系统地讨论了一类重要的高超声速地面模拟设备——自由活塞激波风洞，该设备能够产生髙焓高密度的试验气流，为高超声速飞行器提供更为逼真的绕流流场和热环境数据。本书首先介绍了自由活塞激波风洞一般特征，然后对该设备所涉及的重活塞运动、激波管流动、热/化学非平衡喷管流，以及气动设计等重要问题进行了细致的阐述与研究。
样章试读
目录
- 高超声速出版工程目录
丛书序
前言
第1章 自由活塞激波风洞概述/1
1.1 自由活塞激波风洞的发展和模拟能力/1
1.1.1 自由活塞激波风洞的兴起/1
1.1.2 不同驱动方式的激波风洞/3
1.1.3 重要的自由活塞激波风洞/7
1.2 自由活塞激波风洞基本结构与运行原理/17
1.3 高焓流动的特征与模拟/21
1.3.1 再入过程中的真实气体效应/21
1.3.2 双尺度律/25
1.3.3 推进试验/29
1.3.4 高焓流动的模拟策略/37
1.4 自由活塞激波风洞的局限/40
1.4.1 基本情况/40
1.4.2 污染与辐射/42
1.4.3 流动的特征/45
1.5 直通型风洞与膨胀管风洞/48
1.5.1 直通型风洞/48
1.5.2 膨胀管风洞/48
参考文献/51
第2章 活塞运动与控制/59
2.1 活塞的运动/59
2.1.1 膜片打开之前活塞的控制方程/59
2.1.2 膜片打开之后活塞的控制方程/61
2.1.3 混合气体的热力学参数及补充说明/65
2.2 临界速度和常压力驱动时间/67
2.2.1 临界速度/67
2.2.2 常压力驱动时间/68
2.3 常压力驱动时间的深入研究/70
2.4 调谐操作/74
2.4.1 调谐操作的概念/74
2.4.2 一个简单的软着陆模型/75
2.4.3 软着陆和调谐操作的实现/78
2.4.4 活塞的密封与速度的测量/81
2.5 膜片逐步打开过程对活塞运动的影响/85
2.5.1 膜片打开过程中的复杂流动/85
2.5.2 膜片的打开时间/85
2.5.3 理论模型/87
2.5.4 活塞受到的影响/89
2.6 几种常见的能量损失/92
参考文献/96
第3章 激波管中的流动/98
3.1 自由活塞驱动的激波管/98
3.1.1 入射激波Mach数/98
3.1.2 波后气体状态/105
3.1.3 激波的形成与厚度/111
3.1.4 连接段构型及膜片位置对入射激波的影响/114
3.2 缝合接触面条件/115
3.2.1 完全气体假设下的缝合接触面条件/115
3.2.2 真实气体效应下的缝合接触面条件/118
3.2.3 具体算法与一般规律/123
3.3 有用试验时间与波系之间的相互作用/126
3.3.1 反射膨胀波波头的运动/126
3.3.2 若干参数的计算/131
3.3.3 波系间的相互作用/136
3.4 激波的衰减/142
3.4.1 非定常边界层的厚度/142
3.4.2 激波的衰减/146
3.4.3 激波衰减对滞止参数的影响/154
3.4.4 激波衰减对缝合操作的影响/155
参考文献/163
第4章 高焓喷管流动/169
4.1 非平衡喷管流动的一般理论/169
4.1.1 非平衡喷管流动的基本方程/169
4.1.2 非平衡喷管流动与平衡喷管流动的简单比较/173
4.1.3 非平衡流动的计算与试验/177
4.2 高焓喷管流动的特征/178
4.2.1 喷管流的冻结效应/178
4.2.2 喷管的起动/182
4.2.3 热载荷问题/184
4.2.4 自由流模拟中的几个困难/186
4.3 喷管流的冻结模型/191
4.3.1 突然冻结模型/191
4.3.2 振动冻结/197
4.3.3 离解能与冻结焓/206
4.4 喷管流的计算/210
4.4.1 喉道处的状态/210
4.4.2 滞止压力历史/214
4.4.3 自由流速度和密度/217
4.4.4 自由流的静温和静压/219
4.5 喷管出口的试验气体组分/232
4.5.1 组分的计算/232
4.5.2 相关热力学参数/238
4.6 喷管出口试验气流的性质/242
4.6.1 试验气流的偏差带来的影响/242
4.6.2 黏性和导热率/246
4.7 飞行弹道与滞止参数/249
4.7.1 低焓情况下的经典结果/249
4.7.2 高焓下的近似结果/252
4.8 高焓喷管设计/258
4.8.1 高焓喷管设计的特点与经验/258
4.8.2 高焓喷管设计概述/261
4.8.3 边界层修正/263
参考文献/266
第5章 自由活塞激波风洞理论设计/278
5.1 自由活塞激波风洞理论设计与优化/278
5.1.1 理论设计前的准备/278
5.1.2 理论设计流程/283
5.1.3 压缩器运行参数优化/284
5.2 自由活塞激波风洞运行模拟/285
5.2.1 国外情况/285
5.2.2 理论计算程序FPST-thc/287
5.3 自由活塞驱动的双模式风洞/288
5.3.1 外部需求和低焓模拟情况/288
5.3.2 双模式风洞的概念和初步设计/290
5.3.3 炮风洞简述/292
5.3.4 滞止状态的提升/295
5.3.5 轻活塞质量/298
5.3.6 重活塞的软着陆/300
参考文献/304
附录A JF-12风洞主要参数/307
附录B 平衡活塞技术/309
后记/312
彩图/313
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