本書對超聲速飛行器的激光空氣錐減阻方法進行了較為系統(tǒng)的論述，總結了國內外相關研究進展，重點討論和研究了激光空氣錐減阻的理論基礎、研究方法以及多種激光注入方式下的減阻機理與減阻規(guī)律。全書共分9章，第1章介紹了常用的超聲速飛行器減阻方法，概述了國內外激光空氣錐減阻技術研究現(xiàn)狀，展望了應用前景；第2章闡述了激光空氣錐減阻的理論基礎；第3章和第4章分別從理論分析、數(shù)值模擬和實驗測量三個方面，介紹了研究激光空氣錐減阻的方法；第5章、第6章、第7章和第8章分別針對單脈沖激光、連續(xù)激光和高重頻激光注入三種方式研究了激光空氣錐減阻機理與減阻規(guī)律，其中第8章的飛行器頭部構形為截錐體，與前幾章的鈍頭體有所區(qū)別；第9章綜合分析了數(shù)值研究規(guī)律和實驗數(shù)據，結合量綱分析方法研究了基于關鍵無量綱參數(shù)的激光空氣錐減阻機理與減阻規(guī)律。
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目錄
前言
第1章緒論1
1.1超聲速飛行器減阻概述1
1.1.1超聲速空氣動力學的三個法則1
1.1.2阻力的分類2
1.1.3常用的減阻方法3
1.2國內外研究現(xiàn)狀5
1.2.1激光等離子體對流動參數(shù)的控制機理5
1.2.2復雜流場瞬態(tài)參數(shù)診斷和測量方法7
1.2.3減阻性能指標優(yōu)化12
1.3應用前景17
參考文獻19
第2章激光空氣錐減阻的理論基礎27
2.1激光的基本理論27
2.1.1激光的的定義激光光分類27
2.1.2激光的性能參數(shù)27
2.1.3激光的特性29
2.1.4激光束的聚焦特性32
2.2超聲速流的基本理論35
2.2.1激波理論35
2.2.2高趨嚴流動特征46
2.3激光能量沉積理論48
2.3.1也:;J的光擊穿48
2.3.2等離子體與激光能量的相互作用49
2.3.3激光維持的吸收波50
2.4激光空氣錐減阻基本理論52
2.4.1概念義原理52
2.4.2減阻性能指標54
參考文獻55
第3章激光空氣錐減阻的理論與數(shù)值研究方法56
3.1理論分析方法56
3.2數(shù)值計算方法59
3.2.1流體力學方程紐59
3.2.2激光能量沉積模型62
3.2.3定解條件的確定63
3.2.4計算模型65
3.2.5數(shù)值計算方法驗證76
參考文獻82
第4章激光空氣錐減阻的實驗研究方法84
4.1空氣動力學實驗的基本方法84
4.2風洞的分類86
4.3激波風洞87
4.3.1激波管87
4.3.2拉瓦爾噴管90
4.3.3真空系統(tǒng)91
4.4流場參數(shù)測量方法92
4.4.1流動的測量與顯示方法92
4.4.2基于激波風洞的減阻實驗參數(shù)測量方法104
4.5激光能量加載和時序同步控制系統(tǒng)108
4.5.1激光能量加載系統(tǒng)108
4.5.2時序同步控制系統(tǒng)109
參考文獻110
第5章單脈沖激光空氣錐減阻111
5.1計算模型和方法111
5.1.1超聲速計算條件112
5.1.2高超聲速計算和實驗條件112
5.2超聲速條件下的單脈沖激光空氣錐減阻特性114
5.2.1羊脈沖激光對鈍頭體前緣流場結構的控制規(guī)律114
5.2.2入射激光能量對減阻性能的影響118
5.2.3激光能量沉積形狀對減阻性能的影響122
5.3高超聲速條件下的單脈沖激光空氣錐減阻特性125
5.3.1流場演化過程125
5.3.2減阻效果評估127
參考文獻129
第6章連續(xù)激光空氣錐減阻131
6.1不同激光功率下的減阻特性131
6.1.1鈍頭體尺寸固定時激光功率對減阻性能的影響131
6.1.2不同鈍頭體尺寸下激光功率對減阻性能的影響138
6.2不同能量沉積位置下的減阻特性146
6.2.1鈍頭體尺寸一定時能量沉積位置對減阻性能的影響146
6.2.2不同鈍頭體尺寸下能量沉積位置對減阻性能的影響151
6.3不同來流馬赫數(shù)下的減阻特性154
6.3.1來流馬赫數(shù)對減阻性能的影響154
6.3.2不同來流馬赫數(shù)下激光功率對減阻性能的影響160
6.4不同飛行高度下的減阻特性162
6.4.1飛行高度對減阻性能的影響162
6.4.2不同飛行高度下激光功率對減阻性能的影響166
參考文獻170
第7章高重頻激光空氣錐減阻171
7.1計算方法及初邊值條件171
7.2激光參數(shù)對減阻性能的影響172
7.2.1激光能量對減阻性能的影響172
7.2.2脈沖重復頻率對減阻性能的影響175
7.2.3最佳能量沉積位置的選擇182
7.3環(huán)境氣體參數(shù)對減阻性能的影響185
7.3.1來流馬赫數(shù)對減阻性能的影響185
7.3.2飛行高度對減阻性能的影響188
7.4鈍頭體尺寸對減阻性能的影響190
參考文獻191
第8章截錐形鈍頭體的高重頻激光空氣錐減阻192
8.1截錐體構形及計算條件192
8.2激光空氣錐減阻適用的截錐體構形分析193
8.2.1錐體半徑比對減阻性能的影響193
8.2.2截錐角度對減阻性能的影響196
8.2.3截錐體減阻的實驗研究201
8.3激光參數(shù)對截錐體減阻特性的影響研究204
8.3.1羊脈沖能量對減阻性能的影響205
8.3.2能量沉積位置對減阻性能的影響208
參考文獻210
第9章激光空氣錐減阻的相似規(guī)律211
9.1相似理論與量綱分析211
9.1.1相似理211
9.1.2量綱分析213
9.2減阻性能參數(shù)的無量綱化218
9.3無量綱能量有效性的驗證221
9.3.1不同壓力下的減阻效果分析221
9.3.2不同溫度下的減阻效果分析222
9.3.3不同特征尺寸的鈍頭體減阻效果分析223
9.4無量綱能量參數(shù)對減阻性能的影響223
9.4.1無量綱能量大小對減阻性能的影響224
9.4.2無量綱能量注入位置對減阻性能的影響226
9.4.3來流馬赫數(shù)對減阻性能的影響228
參考文獻230
索引232
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