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空气动力学试验设计及流动测试（全二册）

书号：9787030796141

作者：王福新等
外文书名：
装帧：平装

开本：16
页数：739

字数：1150000

语种：zh-Hans
出版社：科学出版社

出版时间：2025-02-01
所属分类：
定价： ￥200.00元

售价： ￥158.00元

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本书主要内容是介绍空气动力学试验，侧重风洞试验的基本理论和方法，尤其是试验方案的规划和设计，同时全书分为理论基础篇、试验设计篇、数据分析篇、先进测试篇和实践应用篇5个部分，系统地讲述了风洞试验相关的基础理论、试验技术、试验数据分析后处理方法、先进测试技术及典型现代风洞试验技术等。

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目录
丛书序
前言
理论基础篇
第1章相似理论 003
1.1 概述 003
1.2 量纲 004
1.2.1 物理量与物理方程 004
1.2.2 物理量的单位及单位制 004
1.2.3 物理量的量纲 005
1.2.4 量纲一致性原理 008
1.3 相似定理 008
1.3.1 物理现象相似 008
1.3.2 相似准则 009
1.3.3 相似定理 010
1.3.4 确定相似准则的方法 011
1.4 实际应用中的问题 016
第2章风洞试验基本原理 019
2.1 低速风洞 019
2.1.1 部段组成 020
2.1.2 流场品质 022
2.1.3 基本运行原理 022
2.1.4 试验类型 025
2.1.5 典型风洞简介 026
2.2 高速风洞 029
2.2.1 高速风洞概述 029
2.2.2 高速风洞试验原理 032
2.2.3 采用的主要坐标轴系 035
2.2.4 高速风洞类型和构成 036
2.2.5 高速风洞流场品质 041
2.2.6 试验类型 046
2.2.7 世界8m低速风洞和2m以上量级跨声速风洞简介 046
2.2.8 国内高速风洞情况 053
2.3 高超声速风洞 059
2.3.1 主要分类 060
2.3.2 典型风洞 060
2.3.3 主要性能指标 062
2.3.4 暂冲式风洞分系统与主要部件 066
2.3.5 流场品质校测 070
2.4 标模试验 071
2.4.1 标模试验的意义及必要性 071
2.4.2 标准模型研制与使用 071
第3章风洞模型飞行试验 079
3.1 发展概况 079
3.1.1 风洞模型虚拟飞试验发展概况 079
3.1.2 风洞模型自由飞试验发展概况 082
3.2 相似准则 083
3.2.1 流动相似准则 083
3.2.2 运动相似准则 087
3.3 风洞模型虚拟飞试验 089
3.3.1 试验方法 089
3.3.2 典型案例 092
3.4 风洞模型自由飞试验 093
3.4.1 试验方法 093
3.4.2 典型案例 095
3.5 天地换算 096
3.5.1 简要介绍 096
3.5.2 现状与发展趋势 097
试验设计篇
第4章试验规划与设计 105
4.1 试验规划 105
4.1.1 飞机研制阶段划分简介 106
4.1.2 飞机设计要求概述 109
4.1.3 飞机研制中其他专业试验需求 111
4.1.4 飞机研制经费和周期限制 112
4.1.5 风洞试验技术途径选择 114
4.1.6 试验规划案例 115
4.2 任务制定 118
4.2.1 试验方案策划 118
4.2.2 试验背景和目的 118
4.2.3 试验方案 119
4.2.4 试验内容 119
4.2.5 试验要求 121
4.3 试验方案设计 122
4.3.1 试验目的与要求 122
4.3.2 相似准则的确定 122
4.3.3 试验数据的精确度 124
4.3.4 基本试验方案 125
4.3.5 风洞选择 125
4.3.6 模型 128
4.3.7 支撑装置 130
4.3.8 支架干扰试验方案 133
4.3.9 测试方案 134
4.3.10 数据采集方案 136
4.3.11 数据修正方案 136
4.3.12 模型模拟失真处理方案 140
4.3.13 试验结果预估 144
4.4 试验大纲 144
第5章模型系统设计 146
5.1 概述 146
5.2 模型系统方案设计 147
5.2.1 模型设计依据 147
5.2.2 模型的总体方案设计 151
5.2.3 机构运动仿真 156
5.2.4 应用实例 157
5.3 模型及支撑装置结构设计 159
5.3.1 模型结构设计 159
5.3.2 一体化设计技术与设计优化 168
5.3.3 模型的制造要求 170
5.3.4 模型应用实例 171
5.4 模型系统结构动力学特性分析 173
5.4.1 强度刚度特性及影响分析 173
5.4.2 模型物理特性及影响分析 176
5.4.3 应用实例 177
第6章风洞天平 178
6.1 概述 178
6.1.1 风洞天平的用途 178
6.1.2 风洞天平的分类 178
6.1.3 风洞天平的发展 179
6.1.4 风洞天平的工作特性 180
6.2 机械天平 181
6.2.1 机械天平的特点 181
6.2.2 机械天平的分类 182
6.2.3 机械天平的原理 183
6.2.4 机械天平的组成 183
6.3 应变天平 187
6.3.1 应变天平概述 188
6.3.2 应变天平设计 196
6.4 压电天平 214
6.4.1 压电材料的压电效应 214
6.4.2 压电材料分类及特点 215
6.4.3 压电天平测力原理 216
6.4.4 压电天平的校准 217
6.5 磁悬挂天平 218
6.5.1 磁悬挂天平的原理 218
6.5.2 磁悬挂天平的组成 219
6.6 风洞天平校准 222
6.6.1 风洞天平校准设备 222
6.6.2 风洞天平校准 228
第7章数据采集与处理 234
7.1 概述 234
7.2 信号采集与处理基本原理 236
7.2.1 采样定理 237
7.2.2 信号类型 238
7.2.3 稳态信号采集与处理 239
7.2.4 连续扫描采集处理技术 240
7.2.5 动态信号采集与处理 242
7.2.6 信号放大及滤波 244
7.3 常规风洞测量系统 247
7.3.1 风洞运行参数测量系统 247
7.3.2 风洞流场显示系统 251
7.3.3 模型气动力测量系统 254
7.3.4 模型压力测量系统 256
7.4 其他测量系统 257
7.4.1 模型姿态测量系统 257
7.4.2 图像测试系统 262
7.4.3 传热流场测量系统 264
7.4.4 温度场测量系统 268
7.4.5 密度场测量系统（纹影） 270
数据分析篇
第8章误差理论 277
8.1 误差的基本概念 277
8.1.1 误差的定义 277
8.1.2 误差的分类 278
8.1.3 误差的来源 279
8.2 测量结果的评价 279
8.3 误差的基本性质和处理 280
8.3.1 随机误差 280
8.3.2 系统误差 282
8.3.3 粗差 284
8.3.4 等精度直接测量数据处理 285
8.4 间接测量中的误差 285
8.4.1 间接测量中的系统误差计算 286
8.4.2 间接测量中的随机误差计算 286
8.4.3 间接测量的误差分配 287
8.5 误差的合成 288
8.6 实验数据处理 288
8.6.1 有效数字的概念 288
8.6.2 数字修约 289
8.6.3 近似值的计算 289
8.6.4 实验结果的表示 289
第9章常规测力风洞试验数据修正 292
9.1 风洞试验基准数据 292
9.1.1 风洞原始数据处理 292
9.1.2 气流偏角影响修正 295
9.1.3 轴向静压梯度 295
9.2 支撑干扰修正 296
9.2.1 支撑形式与干扰特点 296
9.2.2 支撑干扰试验方法 303
9.2.3 数值模拟方法 308
9.2.4 工程估算方法 311
9.3 洞壁干扰修正 313
9.3.1 概述 313
9.3.2 风洞壁形式及其对试验数据的影响 314
9.3.3 常规试验的洞壁干扰修正方法 318
9.4 模型变形影响修正 333
9.4.1 VMD光学测量 333
9.4.2 模型网格处理 337
9.4.3 弹性变形影响修正 340
第10章气动力数据分析 346
10.1 试验系统故障与结果的关系 347
10.1.1 动力系统 347
10.1.2 模型姿态控制系统 350
10.1.3 测量系统 352
10.1.4 模型状态 356
10.1.5 风洞状态 359
10.2 试验结果确认方法 359
10.2.1 基本方法与要求 359
10.2.2 试验前准备 360
10.2.3 首批试验数据确认 364
10.2.4 批量数据确认 366
10.3 异常数据原因排查方法 369
10.3.1 空气动力特性及其表述方法 369
10.3.2 异常数据 370
10.3.3 产生异常数据的常见原因 371
10.3.4 原因排查的基本原则 372
10.3.5 常用验证方法 375
10.4 典型案例 376
10.4.1 某通用飞机低速气动特性 376
10.4.2 某飞机横航向气动特性异常 380
10.4.3 某方向舵铰链力矩试验轴向力试验数据异常 384
第11章流场分析方法概述 388
11.1 引言 388
11.2 涡量场分析方法 388
11.2.1 涡量定义 388
11.2.2 涡量场分析实例 390
11.3 Q准则方法 390
11.3.1 Q准则定义 391
11.3.2 Q准则分析实例 391
11.4 模态分解预备知识 392
11.4.1 特征值分解 392
11.4.2 奇异值分解 393
11.5 本征正交分解 394
11.5.1 构建POD框架 394
11.5.2 POD算法 395
11.5.3 POD应用实例 397
11.6 动力学模态分解 399
11.6.1 构建DMD框架 399
11.6.2 DMD算法 401
11.6.3 DMD应用实例 402
11.7 有限时间李雅普诺夫指数方法 402
11.7.1 LCS的发展和应用 403
11.7.2 FTLE与稳定和不稳定流形间关系 404
11.7.3 FTLE计算原理 405
11.7.4 FTLE在Fortran中的计算程序 407
11.7.5 FTLE方法的应用 410
先进测试篇
第12章粒子图像测速技术 415
12.1 PIV技术原理 415
12.2 PIV硬件设备 416
12.2.1 示踪粒子 416
12.2.2 光源 420
12.2.3 片光光路 423
12.2.4 相机 424
12.3 粒子图像后处理 427
12.3.1 图像前处理 427
12.3.2 速度矢量计算方法 430
12.4 高速PIV技术关键问题 434
12.4.1 粒子材料 435
12.4.2 粒子跟随性分析 436
12.4.3 粒子布撒 441
12.4.4 窗口污染 442
12.4.5 光学成像 443
12.4.6 后处理 444
12.5 高速复杂流动PIV技术 445
12.5.1 高速流场PIV测量技术的特点 445
12.5.2 光学部件的特殊要求 446
12.5.3 示踪粒子及其布撒技术 447
12.5.4 高速复杂流场PIV技术进展 449
12.5.5 高速复杂流场PIV技术的发展趋势 455
第13章压力敏感漆技术 456
13.1 PSP技术原理 456
13.2 基于光强的测量方法 458
13.2.1 CCD相机 458
13.2.2 激发光源 459
13.2.3 滤光片 459
13.2.4 数据的基本处理 459
13.3 基于发光寿命的测量技术 462
13.3.1 脉冲法 462
13.3.2 相位法 463
13.3.3 选通光强比法 464
13.3.4 像增强型CCD相机 464
第14章脉动压力测量技术 466
14.1 基本原理 466
14.2 系统构成 467
14.2.1 风洞 467
14.2.2 试验模型及设计 467
14.3 数据采集 472
14.3.1 脉动压力数据采集系统构成 472
14.3.2 试验前的准备工作 478
14.3.3 脉动压力试验方法 479
14.4 数据后处理 479
14.5 典型试验结果 485
14.5.1 试验风洞简介 485
14.5.2 试验模型简介 485
14.5.3 试验方法简介 486
14.5.4 试验结果及讨论 486
实践应用篇
第15章低速常规测力试验 491
15.1 概述 491
15.2 全机模型测力试验 492
15.2.1 相似准则 492
15.2.2 试验流程 494
15.2.3 试验数据处理与修正方法 500
15.2.4 主要试验参数获取方法 510
15.2.5 洞壁干扰及其修正方法 519
15.2.6 报告撰写 531
15.3 半模测力试验简介 532
15.3.1 概述 532
15.3.2 基本方法 532
15.4 操纵面铰链力矩试验简介 534
15.4.1 概述 534
15.4.2 基本方法 537
15.5 螺旋桨飞机动力影响试验简介 540
15.5.1 螺旋桨动力影响及其特点 540
15.5.2 相似准则 541
15.5.3 动力影响的分解与组合 544
15.5.4 试验模型与关键设备 545
15.5.5 基本方法 547
15.5.6 辅助性试验 550
第16章压力分布测量 551
16.1 概述 551
16.2 相似参数 553
16.2.1 几何外形相似 553
16.2.2 马赫数 553
16.2.3 雷诺数 554
16.3 试验流程 555
16.3.1 试验模型与支撑装置条件保证 556
16.3.2 编写试验大纲和数据处理任务书 559
16.3.3 试验准备 560
16.3.4 试验实施 561
16.3.5 试验结束 562
16.4 测量方法 563
16.4.1 多点压力测量技术的发展 563
16.4.2 压力测量系统在风洞中的开发与应用 564
16.4.3 提高试验测试技术 580
16.5 数据分析 584
16.5.1 数据处理方法 584
16.5.2 试验结果分析 587
16.5.3 数据误差源分析 588
第17章静气动弹性风洞试验 596
17.1 概述 596
17.2 静气动弹性试验相似准则 597
17.2.1 结构动力学相似准则推导 598
17.2.2 静气动弹性风洞试验相似参数 600
17.3 静气动弹性模型设计 601
17.3.1 模型设计流程 601
17.3.2 模型结构布局设计 602
17.3.3 模型结构刚度／尺寸优化设计 604
17.4 静气动弹性风洞试验 606
17.4.1 静气动弹性半模测力试验技术 606
17.4.2 静气动弹性试验模型变形测量技术 608
17.5 静气动弹性影响修正 609
17.5.1 基于气动力静导数／系数的修正分析 610
17.5.2 静气动弹性影响修正方法 611
第18章机翼颤振试验 613
18.1 概述 613
18.2 颤振试验相似参数 616
18.3 颤振模型设计 619
18.3.1 颤振模型设计流程 619
18.3.2 模型结构优化 619
18.3.3 颤振模型地面共振试验验证 620
18.4 颤振试验流程 622
18.4.1 试验风洞 623
18.4.2 模型支撑系统 623
18.4.3 风洞运行与流场测量 624
18.4.4 颤振试验数据采集 625
18.4.5 风洞和模型的保护 626
18.5 颤振数据分析及亚临界预测方法 627
第19章风洞动态试验 631
19.1 研究背景 631
19.2 发展概况 633
19.2.1 动导数试验 633
19.2.2 旋转天平试验 635
19.2.3 大振幅振荡试验 637
19.2.4 机翼摇滚试验 638
19.3 风洞动导数试验 641
19.3.1 动导数试验相似准则 641
19.3.2 试验方法 641
19.3.3 典型案例 645
19.4 风洞旋转天平试验 648
19.4.1 旋转天平试验相似准则 648
19.4.2 试验方法 649
19.4.3 典型案例 649
19.5 风洞大振幅振荡试验 651
19.5.1 大振幅振荡试验相似准则 651
19.5.2 试验方法 651
19.5.3 典型案例 652
19.6 机翼摇滚试验 654
19.6.1 试验方法 654
19.6.2 典型结果 654
第20章气动声学风洞试验 658
20.1 气动声学基本理论 659
20.1.1 气动声学基本方程 659
20.1.2 气动声学试验相似准则 664
20.2 声学风洞 665
20.2.1 声学风洞设计要求 665
20.2.2 世界主要声学风洞 666
20.3 声学测量系统 669
20.3.1 传声器 669
20.3.2 传声器阵列 671
20.3.3 声学数据采集设备 677
20.3.4 传声器校准方法和设备 678
20.4 气动噪声风洞试验方法 680
20.5 气动噪声风洞试验数据处理及分析方法 681
20.5.1 气动噪声指向性数据处理方法 681
20.5.2 气动噪声源识别方法 683
20.6 典型飞行器气动噪声风洞试验 688
20.6.1 典型运输机气动噪声试验 688
20.6.2 直升机旋翼气动噪声试验 689
第21章结冰风洞试验 696
21.1 飞机结冰概述 696
21.1.1 飞机结冰 696
21.1.2 结冰部位及其对飞行的影响 696
21.1.3 结冰的类型 698
21.1.4 结冰强度和结冰程度 700
21.1.5 影响飞机结冰的物理因素 701
21.2 结冰风洞 702
21.2.1 结冰研究的主要手段 702
21.2.2 世界主要结冰风洞 704
21.2.3 结冰风洞典型结构 706
21.3 试验相似准则 707
21.3.1 结冰相似要求 707
21.3.2 模型尺寸缩比方法 715
21.3.3 试验参数缩比方法 719
21.3.4 混合缩比方法 722
21.4 试验方法与流程 722
21.4.1 试验方法 722
21.4.2 参数测量方法 723
21.4.3 试验流程 726
21.5 冰形测量与处理 728
21.5.1 冰形接触测量方法 728
21.5.2 冰形非接触测量方法 730
21.5.3 其他方法 732
21.5.4 典型测量结果处理 732
21.6 典型试验及结果分析 733
21.6.1 试验简介 733
21.6.2 模型和试验装置 734
21.6.3 试验方法及数据处理 735
21.6.4 典型试验结果 736

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