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组合动力飞行器气动/推进一体化建模方法

组合动力飞行器气动/推进一体化建模方法
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作者: 著 , 著 , 著
出版社: 科学出版社
2020-06
ISBN: 9787030648648
定价: 150.00
装帧: 其他
分类: 工程技术
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  • 《组合动力飞行器气动/推进一体化建模方法》主要介绍组合动力飞行器宽域气动/推进一体化建模的相关理论与方法，内容包括宽域气动建模理论与方法、宽域推进建模理论与方法、气动/推进一体化耦合建模理论与方法、组合动力飞行器统一建模理论原理与方法以及这些理论方法在组合动力飞行器研究过程中的典型应用与分析。《组合动力飞行器气动/推进一体化建模方法》第1章综述组合动力飞行器的特点、研究现状以及建模面临的挑战；第2~4章分别针对宽域气动建模、推进建模以及一体化耦合理论建模的方法进行深入讨论；第5章针对组合动力飞行器的统一建模理论体系进行探讨；第6章对建模理论与方法在组合动力飞行器的设计过程中的一些典型应用进行探讨与分析。 目录 

    丛书序 

    前言 

    第1章 概述 

    1.1 组合动力飞行器发展现状 /2 

    1.2 组合动力飞行器建模技术研究现状 /7 

    1.2.1 组合动力飞行器技术研究现状 /7 

    1.2.2 组合动力飞行器建模技术 /9 

    1.3 组合动力飞行器建模挑战 /13 

    1.3.1 建模的难点和特点 /13 

    1.3.2 基于物理机制的组合动力飞行器建模 /17 

    1.4 本书的体系结构 /18 

    参考文献 /22 

    第2章 组合动力飞行器气动建模理论与方法 30 

    2.1 气动建模理论基础 /30 

    2.1.1 激波理论 /32 

    2.1.2 膨胀波理论 /35 

    2.1.3 牛顿碰撞理论 /37 

    2.1.4 切楔/切锥理论 /40 

    2.1.5 非定常气动力建模理论 /43 

    2.2 壁面摩擦力模型与方法 /48 

    2.2.1 van Direst边界层流 /48 

    2.2.2 van Direst Ⅱ方法 /53 

    2.2.3 基于van Direst的摩擦力计算 /55 

    2.2.4 参考温度 /参考焓法 /62 

    2.2.5 底压模型 /66 

    2.3 气动力计算方法 /67 

    2.3.1 流线追踪方法 /67 

    2.3.2 面元法 /68 

    2.4 组合动力飞行器气动组合建模方法 /69 

    2.4.1 模型匹配策略 /70 

    2.4.2 壁面压力组合模型 /71 

    2.4.3 壁面摩擦力组合模型 /74 

    2.5 模型验证 /76 

    2.6 宽域气动建模软件 /84 

    2.6.1 AFPE平台设计 /84 

    2.6.2 AFPE平台验证 /87 

    参考文献 /92 

    第3章 组合动力飞行器推进建模理论与方法 95 

    3.1 理论基础 /96 

    3.1.1 基于Brayton循环理论模型 /96 

    3.1.2 基于影响系数法的理论模型 /98 

    3.1.3 基于解析法的模型 /103 

    3.1.4 积分型推进系统理论模型 /105 

    3.2 宽域组合推进系统模型 /119 

    3.2.1 引射模态模型 /121 

    3.2.2 双模态冲压发动机模型 /126 

    3.2.3 火箭模态模型 /141 

    3.3 宽域内流场一体化模型 /145 

    3.3.1 模态转换分析 /145 

    3.3.2 模态转换策略 /147 

    3.3.3 宽域推进系统性能分析 /150 

    3.4 宽域内流场快速计算软件集成 /152 

    参考文献 /155 

    第4章 气动/推进一体化耦合建模理论与方法 158 

    4.1 机体/推进一体化耦合分析方法 /159 

    4.1.1 内外流耦合分析方法 /160 

    4.1.2 流固热耦合分析方法 /160 

    4.1.3 流固推进耦合分析方法 /165 

    4.2 机体/推进一体化内外流耦合分析 /168 

    4.2.1 内外流耦合问题 /168 

    4.2.2 基于CFD的气动分析方法 /170 

    4.2.3 基于准一维流的内流分析 /171 

    4.3 内外流耦合分析算例与验证 /179 

    4.3.1 基于高精度CFD验证 /179 

    4.3.2 双模态超燃冲压发动机准一维流分析 /180 

    4.3.3 机体/推进一体化自由射流实验 /183 

    参考文献 /187 

    第5章 组合动力飞行器动力学统一建模理论 188 

    5.1 多柔体系统动力学理论 /188 

    5.1.1 多柔体系统动力学模型 /189 

    5.1.2 多柔体系统拓扑构型 /189 

    5.1.3 多柔体系统运动学 /190 

    5.1.4 多柔体系统动力学 /191 

    5.2 飞行器运动方程组统一形式 /192 

    5.2.1 飞行器模型、坐标系和拓扑 /193 

    5.2.2 飞行器运动学方程 /194 

    5.2.3 飞行器动力学方程 /197 

    5.3 运动方程及简化 /210 

    5.3.1 多体空间运动方程 /210 

    5.3.2 多体纵向平面运动方程 /214 

    5.3.3 单体纵向平面运动方程 /217 

    参考文献 /222 

    第6章 宽速域建模理论与方法的典型应用 223 

    6.1 理论模型应用的框架 /224 

    6.1.1 前处理模块和后处理模块 /224 

    6.1.2 分析模块 /224 

    6.2 应用于耦合特性分析 /227 

    6.2.1 飞行动态耦合特性 /228 

    6.2.2 气动/推进耦合对飞行动态特性的影响 /232 

    6.3 应用于飞行动力学控制 /240 

    6.3.1 运动方程 /240 

    6.3.2 运动模态分析 /247 

    6.3.3 控制特性分析 /249 

    6.4 应用于动力学/弹道特性分析 /252 

    6.4.1 动力学方程及坐标系 /252 

    6.4.2 弹道特性分析 /254 

    附录A 广义质量阵和广义刚度阵中的分块矩阵 /260 

    附录B 单体纵向平面运动方程的推导 /265
  • 内容简介:
    《组合动力飞行器气动/推进一体化建模方法》主要介绍组合动力飞行器宽域气动/推进一体化建模的相关理论与方法，内容包括宽域气动建模理论与方法、宽域推进建模理论与方法、气动/推进一体化耦合建模理论与方法、组合动力飞行器统一建模理论原理与方法以及这些理论方法在组合动力飞行器研究过程中的典型应用与分析。《组合动力飞行器气动/推进一体化建模方法》第1章综述组合动力飞行器的特点、研究现状以及建模面临的挑战；第2~4章分别针对宽域气动建模、推进建模以及一体化耦合理论建模的方法进行深入讨论；第5章针对组合动力飞行器的统一建模理论体系进行探讨；第6章对建模理论与方法在组合动力飞行器的设计过程中的一些典型应用进行探讨与分析。
  • 目录:
    目录 

    丛书序 

    前言 

    第1章 概述 

    1.1 组合动力飞行器发展现状 /2 

    1.2 组合动力飞行器建模技术研究现状 /7 

    1.2.1 组合动力飞行器技术研究现状 /7 

    1.2.2 组合动力飞行器建模技术 /9 

    1.3 组合动力飞行器建模挑战 /13 

    1.3.1 建模的难点和特点 /13 

    1.3.2 基于物理机制的组合动力飞行器建模 /17 

    1.4 本书的体系结构 /18 

    参考文献 /22 

    第2章 组合动力飞行器气动建模理论与方法 30 

    2.1 气动建模理论基础 /30 

    2.1.1 激波理论 /32 

    2.1.2 膨胀波理论 /35 

    2.1.3 牛顿碰撞理论 /37 

    2.1.4 切楔/切锥理论 /40 

    2.1.5 非定常气动力建模理论 /43 

    2.2 壁面摩擦力模型与方法 /48 

    2.2.1 van Direst边界层流 /48 

    2.2.2 van Direst Ⅱ方法 /53 

    2.2.3 基于van Direst的摩擦力计算 /55 

    2.2.4 参考温度 /参考焓法 /62 

    2.2.5 底压模型 /66 

    2.3 气动力计算方法 /67 

    2.3.1 流线追踪方法 /67 

    2.3.2 面元法 /68 

    2.4 组合动力飞行器气动组合建模方法 /69 

    2.4.1 模型匹配策略 /70 

    2.4.2 壁面压力组合模型 /71 

    2.4.3 壁面摩擦力组合模型 /74 

    2.5 模型验证 /76 

    2.6 宽域气动建模软件 /84 

    2.6.1 AFPE平台设计 /84 

    2.6.2 AFPE平台验证 /87 

    参考文献 /92 

    第3章 组合动力飞行器推进建模理论与方法 95 

    3.1 理论基础 /96 

    3.1.1 基于Brayton循环理论模型 /96 

    3.1.2 基于影响系数法的理论模型 /98 

    3.1.3 基于解析法的模型 /103 

    3.1.4 积分型推进系统理论模型 /105 

    3.2 宽域组合推进系统模型 /119 

    3.2.1 引射模态模型 /121 

    3.2.2 双模态冲压发动机模型 /126 

    3.2.3 火箭模态模型 /141 

    3.3 宽域内流场一体化模型 /145 

    3.3.1 模态转换分析 /145 

    3.3.2 模态转换策略 /147 

    3.3.3 宽域推进系统性能分析 /150 

    3.4 宽域内流场快速计算软件集成 /152 

    参考文献 /155 

    第4章 气动/推进一体化耦合建模理论与方法 158 

    4.1 机体/推进一体化耦合分析方法 /159 

    4.1.1 内外流耦合分析方法 /160 

    4.1.2 流固热耦合分析方法 /160 

    4.1.3 流固推进耦合分析方法 /165 

    4.2 机体/推进一体化内外流耦合分析 /168 

    4.2.1 内外流耦合问题 /168 

    4.2.2 基于CFD的气动分析方法 /170 

    4.2.3 基于准一维流的内流分析 /171 

    4.3 内外流耦合分析算例与验证 /179 

    4.3.1 基于高精度CFD验证 /179 

    4.3.2 双模态超燃冲压发动机准一维流分析 /180 

    4.3.3 机体/推进一体化自由射流实验 /183 

    参考文献 /187 

    第5章 组合动力飞行器动力学统一建模理论 188 

    5.1 多柔体系统动力学理论 /188 

    5.1.1 多柔体系统动力学模型 /189 

    5.1.2 多柔体系统拓扑构型 /189 

    5.1.3 多柔体系统运动学 /190 

    5.1.4 多柔体系统动力学 /191 

    5.2 飞行器运动方程组统一形式 /192 

    5.2.1 飞行器模型、坐标系和拓扑 /193 

    5.2.2 飞行器运动学方程 /194 

    5.2.3 飞行器动力学方程 /197 

    5.3 运动方程及简化 /210 

    5.3.1 多体空间运动方程 /210 

    5.3.2 多体纵向平面运动方程 /214 

    5.3.3 单体纵向平面运动方程 /217 

    参考文献 /222 

    第6章 宽速域建模理论与方法的典型应用 223 

    6.1 理论模型应用的框架 /224 

    6.1.1 前处理模块和后处理模块 /224 

    6.1.2 分析模块 /224 

    6.2 应用于耦合特性分析 /227 

    6.2.1 飞行动态耦合特性 /228 

    6.2.2 气动/推进耦合对飞行动态特性的影响 /232 

    6.3 应用于飞行动力学控制 /240 

    6.3.1 运动方程 /240 

    6.3.2 运动模态分析 /247 

    6.3.3 控制特性分析 /249 

    6.4 应用于动力学/弹道特性分析 /252 

    6.4.1 动力学方程及坐标系 /252 

    6.4.2 弹道特性分析 /254 

    附录A 广义质量阵和广义刚度阵中的分块矩阵 /260 

    附录B 单体纵向平面运动方程的推导 /265
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