目錄 第1章 超聲速混合層概述 1 1.1 混合層研究歷程 1 1.2 混合層增長(zhǎng)特性 3 1.3 混合層常見(jiàn)分析方法 4 1.3.1 空間關(guān)聯(lián)特性 5 1.3.2 湍流間歇特性 6 1.3.3 湍流分形理論 6 1.3.4 譜分析理論 7 1.4 超聲速混合層的特殊性 7 1.4.1 超聲速混合層度量參數(shù) 8 1.4.2 超聲速混合層的流場(chǎng)結(jié)構(gòu) 12 1.4.3 可壓縮效應(yīng)對(duì)增長(zhǎng)率的影響 14 1.4.4 可壓縮效應(yīng)對(duì)湍流強(qiáng)度的影響 14 1.4.5 壓縮性抑制混合的物理機(jī)制 15 參考文獻(xiàn) 17 第2章 試驗(yàn)研究與數(shù)值仿真方法 20 2.1 超聲速混合層試驗(yàn)研究 20 2.1.1 超聲速混合層風(fēng)洞設(shè)計(jì) 20 2.1.2 流場(chǎng)測(cè)量和可視化技術(shù) 22 2.2 超聲速混合層直接數(shù)值模擬 24 2.2.1 控制方程 25 2.2.2 數(shù)值計(jì)算方法 27 2.2.3 并行環(huán)境和超算平臺(tái) 31 2.2.4 格式驗(yàn)證與分析 32 參考文獻(xiàn) 35 第3章 超聲速混合層結(jié)構(gòu)和流動(dòng)特性 40 3.1 弱可壓混合層流場(chǎng)特性 40 3.1.1 流場(chǎng)校測(cè) 40 3.1.2 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)顯示 42 3.1.3 小激波結(jié)構(gòu) 43 3.1.4 速度場(chǎng)分析 44 3.1.5 湍流強(qiáng)度特性 46 3.1.6 增長(zhǎng)特性 48 3.2 強(qiáng)可壓混合層流場(chǎng)特性 49 3.2.1 計(jì)算模型和可行性驗(yàn)證 50 3.2.2 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)可視化分析 53 3.2.3 混合過(guò)程的湍流統(tǒng)計(jì)特性 60 3.3 不同來(lái)流條件下超聲速混合層流動(dòng)特性 76 3.3.1 密度比變化的影響 76 3.3.2 速度比變化的影響 78 3.3.3 對(duì)流馬赫數(shù)變化的影響 79 3.3.4 湍流強(qiáng)度分布 81 3.3.5 結(jié)構(gòu)拓?fù)涮匦?82 參考文獻(xiàn) 85 第4章 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的超聲速混合層特性 87 4.1 基于深度學(xué)習(xí)的超聲速混合層增長(zhǎng)率數(shù)據(jù)處理 88 4.1.1 處理方法 88 4.1.2 評(píng)估指標(biāo) 89 4.1.3 結(jié)果分析 90 4.2 超聲速混合層湍流張量場(chǎng)及動(dòng)力學(xué)特性研究 91 4.2.1 K-means聚類(lèi)方法 92 4.2.2 基于K-means聚類(lèi)的湍流張量場(chǎng)研究 94 4.2.3 聚類(lèi)數(shù)目與聚類(lèi)中心 95 4.2.4 聚類(lèi)結(jié)果空間分布 97 4.2.5 聚類(lèi)結(jié)果的時(shí)間演化 99 4.2.6 馬爾可夫鏈及其遍歷性 100 4.2.7 基于K-M模型的流體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性分析方法 101 4.2.8 基于K-M模型的超聲速混合層流體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究 103 4.3 基于POD方法的超聲速混合層時(shí)空演化分析 111 4.3.1 POD方法 112 4.3.2 模態(tài)能量分布 114 4.3.3 模態(tài)系數(shù)時(shí)間演化特性及頻域特性分析 117 4.3.4 模態(tài)空間結(jié)構(gòu) 120 參考文獻(xiàn) 120 第5章 超聲速混合層被動(dòng)增強(qiáng)技術(shù) 121 5.1 被動(dòng)混合增強(qiáng)技術(shù)分類(lèi) 121 5.1.1 促使流動(dòng)提前失穩(wěn) 121 5.1.2 誘導(dǎo)大尺度流向渦結(jié)構(gòu) 123 5.1.3 激波誘導(dǎo)混合增強(qiáng) 126 5.2 三角波瓣結(jié)構(gòu)裝置誘導(dǎo)混合增強(qiáng) 127 5.2.1 試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 127 5.2.2 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)顯示 128 5.2.3 分形分析 134 5.2.4 間歇特性分析 136 5.3 斜激波誘導(dǎo)混合增強(qiáng) 139 5.3.1 計(jì)算模型和參數(shù) 139 5.3.2 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分布 140 5.3.3 混合層增長(zhǎng)特性 144 5.3.4 激波與渦結(jié)構(gòu)作用機(jī)制 148 5.4 凹腔自激振蕩誘導(dǎo)混合增強(qiáng) 152 5.4.1 流場(chǎng)可視化結(jié)果 153 5.4.2 凹腔對(duì)混合特性的影響 155 5.4.3 隔板的凹腔構(gòu)型參數(shù)對(duì)摻混特性的影響 155 5.4.4 凹腔誘導(dǎo)混合增強(qiáng)的機(jī)理研究 159 參考文獻(xiàn) 161 第6章 超聲速混合層主動(dòng)混合增強(qiáng)技術(shù) 163 6.1 主動(dòng)混合增強(qiáng)技術(shù)分類(lèi)163 6.1.1 平板自激振蕩 163 6.1.2 激勵(lì)器 164 6.1.3 回流裝置 165 6.2 強(qiáng)迫振動(dòng)誘導(dǎo)混合增強(qiáng) 166 6.2.1 試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 166 6.2.2 流場(chǎng)可視化結(jié)果 168 6.2.3 強(qiáng)迫振動(dòng)對(duì)摻混特性的影響 174 6.3 入口激勵(lì)主動(dòng)混合增強(qiáng) 177 6.3.1 計(jì)算模型和激勵(lì)方式 178 6.3.2 流場(chǎng)可視化分析 179 6.3.3 K-H渦增長(zhǎng)特性 184 6.3.4 空間相關(guān)性分析 184 參考文獻(xiàn) 188