超声速与高超声速喷管设计

　　超声速与高超声速喷管广泛存在于风洞、高速飞行器、高能激光器等设备中，具有重要的航空、航天和军事应用背景。超声速与高超声速流动速度快、梯度大、间断强、热力耦合复杂、扰动传播区域有限，相应的设计技术十分复杂。超声速与高超声速喷管设计的主要任务是根据特定的几何、流动、结构、燃烧、传热甚至光学等约束条件，设计合理的壁面边界，通过流场加速、减速、转弯、分离或混合等得到所需要的超声速与高超声速流场。超声速与高超声速喷管设计技术涉及空气动力学、优化理论、微分方程数值解法、计算几何和计算机程序设计等学科领域，特别注重空气动力学理论的实际应用，具有明显的工程科学特征。

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第1章概述
1.1超声速喷管设计理论的早期发展
1.2超声速喷管设计研究现状
1.2.1国际上超声速与高超声速喷管设计研究现状
1.2.2国内超声速与高超声速喷管设计研究现状
1.3超声速与高超声速喷管设计面临的问题
参考文献
第2章一维喷管流动基本理论
2.1一维定常等熵管流基本方程
2.2气体流动中几个重要的特征状态和特征参数
2.3气体动力学函数
2.4气流在喷管内的流动特性
2.5外界反压对拉瓦尔喷管内气体流动的影响
第3章二维／轴对称喷管设计基础
3.1亚声速区收缩段的设计方法
3.1.1收缩段长度的选择
3.1.2收缩型面的设计方法
3.1.3 各种收缩曲线的特点分析与选择
3.2喉部跨声速流动的计算
3.2.1喉部跨声速流场计算的近似方法
3.2.2喉部区流场计算的方法改进
3.3超声速区扩张段的设计方法
3.3.1超声速区的特征线方程
3.3.2扩张段的设计方法
3.4喷管边界层黏性修正
3.4.1边界层修正的基本原理
3.4.2轴对称喷管的边界层修正
3.4.3二维喷管的边界层修正
参考文献
第4章喷管设计的半解析方法
4.1传统喷管设计方法
4.1.1圆弧加直线的喷管设计方法
4.1.2超声速喷管的Foelsch解析设计方法
4.1.3超声速喷管设计的Cresci方法
4.2传统喷管设计方法的流场数值研究
4.2.1设计参数
4.2.2数学模型、网格生成以及边界条件处理
4.2.3数值模拟结果与分析
4.3超声速喷管Sivells方法
4.3.1 Sivells方法的基本原理
4.3.2 Sivells方法的喷管扩张段型面设计
4.4 Sivells方法的流场数值研究
4.4.1轴对称喷管设计比较与分析
4.4.2二维喷管设计结果与分析
参考文献
第5章短化喷管设计方法
5.1传统的短化喷管设计方法
5.1.1 SSL－MLN方法
5.1.2 CSL－MLN方法
5.1.3 MLN设计方法优化
5.2新型短化喷管设计方法
5.2.1新型MLN设计方法的原理
5.2.2新型MLN设计方法的型面设计
5.2.3新型MLN设计方法的设计结果与流场分析参考文献
第6章任意型面喷管设计方法
6.1任意型面喷管设计
6.1.1现有喷管设计方法的主要问题
6.1.2 ASN方法的设计思想
6.2轴对称ASN方法设计方案
6.3轴对称ASN方法数值验证
6.4 ASN方法在特种喷管设计中的应用
6.4.1非对称／塞式喷管设计
6.4.2环形喷管设计
6.4.3超声速S形转弯喷管
6.4.4异形截面喷管
参考文献
纂7章变马赫数喷管设计方法
7.1二维挠性喷管设计方法
7.1.1挠性喷管设计方法
7.1.2固定喉道挠性喷管设计方法
7.2基于Foelsch方法的轴对称换喉道喷管设计
7.2.1换喉道喷管设计方法的基本原理
7.2.2换喉道设计方法的优化
7.2.3换喉道喷管设计方法的数值模拟研究
7.3基于特征线法的换喉道喷管设计方法
7.3.1共用段超声速流场的黏性修正
7.3.2换喉部段壁面求解
7.3.3算例验证
参考文献
第8章超声速自由旋涡喷管设计方法
8.1超声速自由旋涡喷管的研究背景
8.2自由旋涡喷管设计
8.2.1单个单波区的非对称段设计
8.2.2双单波区非对称段设计
8.2.3两种设计方法的比较
8.3自由旋涡喷管流场的数值验证
参考文献
第9章变比热容比喷管以及方形喷管设计方法
9.1变比热容比喷管设计方法
9.1.1比热容比变化对喷管设计的影响
9.1.2变比热容比喷管的设计方法
9.1.3变比热容比喷管设计方法的数值模拟研究
9.2方形喷管设计方法
9.2.1方形喷管的特点及面临的主要问题
9.2.2方形喷管型面设计方法
9.2.3方形喷管设计方法的数值模拟研究
参考文献