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引言1

一、世界空气动力学的发展脉络1

二、我国空气动力学的发展历程3

三、我国空气动力学在国防和国民经济建设中的作用7

四、近期我国空气动力学的发展9

五、中国空气动力学会和首部蓝皮书10

第1章 低跨超声速空气动力学12

1.1 基础理论与前沿技术研究15

1.1.1 基于风洞虚拟飞行试验的空气动力学／飞行力学非线性耦合机理15

1.1.2 大尺度空腔高速复杂流动／振动／噪声耦合机理及控制方法17

1.1.3 流动控制技术22

1.1.4 大型飞机风洞试验数据修正技术24

1.1.5 气动声学26

1.1.6 旋翼空气动力学27

1.2 科研试验基础设备设施29

1.2.1 常规气动力试验设备29

1.2.2 其他类型试验设备37

1.3 试验技术42

1.3.1 边界层转捩模拟试验技术42

1.3.2 翼型双天平测力试验技术42

1.3.3 条带支撑试验技术42

1.3.4 大迎角试验技术44

1.3.5 脉动压力试验技术44

1.3.6 进气道试验技术44

1.3.7 发动机进排气动力模拟风洞试验技术46

1.3.8 推力矢量风洞试验技术46

1.3.9 螺旋桨动力模拟试验技术47

1.3.10 旋转天平试验技术48

1.3.11 动导数试验技术48

1.3.12 多自由度动态试验技术50

1.3.13 水平风洞模型自由飞试验技术51

1.3.14 虚拟飞行试验技术51

1.3.15 静气动弹性试验技术52

1.3.16 捕获轨迹试验技术53

1.3.17 投放试验技术54

1.3.18 增升装置试验技术54

1.3.19 结冰试验技术55

1.3.20 基于MEMS的近壁流动测量技术56

1.3.21 连续变迎角试验技术57

1.3.22 直升机旋翼试验技术57

1.4 在国防与经济社会发展中的应用和贡献59

1.4.1 大型客机59

1.4.2 航天飞行器60

1.4.3 通用飞机60

参考文献60

第2章 高超声速空气动力学63

2.1 基础理论与前沿技术研究64

2.1.1 高超声速气动布局设计64

2.1.2 高超声速热防护技术66

2.1.3 高超声速CFD技术69

2.1.4 湍流、转捩与燃烧75

2.1.5 高超声速RCS喷流及复杂干扰流动77

2.1.6 复杂多物理效应77

2.2 科研试验基础设备设施84

2.2.1 气动力、热试验设备84

2.2.2 防热试验设备92

2.2.3 其他类型试验设备97

2.3 试验技术101

2.3.1 防热试验测试技术101

2.3.2 气动力试验测试技术107

2.4 在国防与经济社会发展中的应用和贡献115

2.4.1 探月工程115

2.4.2 火星探测115

参考文献115

第3章 物理气体动力学120

3.1 基础理论与前沿技术研究121

3.1.1 高精度物性参数计算方法121

3.1.2 宽温域气体状态方程理论121

3.1.3 高温、高压爆轰精密建模121

3.1.4 高温、高压CFD方法122

3.1.5 高温、高压界面不稳定性与混合理论123

3.1.6 气动物理学理论126

3.1.7 等离子体利用技术128

3.1.8 主动热防护技术130

3.2 科研试验基础设备设施130

3.3 试验技术131

参考文献132

第4章 计算空气动力学135

4.1 基础理论与前沿技术研究137

4.1.1 几何处理和网格生成137

4.1.2 物理建模142

4.1.3 高精度格式150

4.1.4 多学科耦合数值模拟153

4.1.5 多目标、多学科优化设计163

4.1.6 高性能计算166

4.1.7 气动力建模与参数辨识167

4.2 计算空气动力学软件建设170

4.2.1 CFD软件研制170

4.2.2 CFD软件的验证与确认170

4.3 大型计算机及附属设施174

4.3.1 中国空气动力研究与发展中心千万亿次级计算中心174

4.3.2 航空工业研究院高性能计算中心175

4.3.3 中国航空工业空气动力研究院高性能数值模拟集群175

4.4 在国防与经济社会发展中的应用和贡献176

4.4.1 C919大型客机176

4.4.2 高速列车177

4.4.3 深空探测177

参考文献178

第5章 风工程与工业空气动力学184

5.1 基础理论与前沿技术研究185

5.1.1 结构风工程185

5.1.2 环境风工程193

5.1.3 车辆空气动力学198

5.2 科研试验基础设备设施201

5.2.1 结构风工程试验设备201

5.2.2 环境风工程试验设备203

5.2.3 车辆空气动力学试验设备204

5.3 试验技术207

5.4 在国防与经济社会发展中的应用和贡献208

参考文献209

第6章 风能空气动力学211

6.1 基础理论与前沿技术研究212

6.1.1 非定常风力机空气动力学212

6.1.2 风力机复杂旋转流场的建模与仿真技术215

6.1.3 风力机专用翼型族及叶片设计216

6.1.4 风力机气动弹性及耦合的动态响应特征217

6.1.5 风力机气动噪声的产生机理与降噪策略219

6.1.6 风力机结冰问题219

6.1.7 垂直轴风力机技术220

6.2 科研试验基础设备设施222

6.2.1 结冰风洞222

6.2.2 试验风场222

6.2.3 3m×1.6 m二元翼型风洞222

6.2.4 风力机气-液-固综合试验研究平台223

6.2.5 风力机自动测试控制平台223

6.3 试验技术224

6.3.1 整机风洞试验技术224

6.3.2 翼型风洞试验技术225

6.3.3 外场实测技术226

6.4 在国防与经济社会发展中的应用和贡献226

6.4.1 自主研发的软件应用于整机设计、分析与评估226

6.4.2 自主研发的大型风力机专用翼型应用于兆瓦级及多兆瓦级叶片的设计227

6.4.3 风力机防除冰研究成果用于机组设计和风电场运营227

6.4.4 试验技术进步助力学科发展和风力机产品研发227

参考文献228

第7章 气动弹性力学231

7.1 基础理论与前沿技术研究进展233

7.1.1 低速气动弹性问题233

7.1.2 亚跨超声速气动弹性问题236

7.1.3 高超声速气动弹性问题237

7.2 科研试验基础设备设施239

7.3 试验技术240

7.3.1 低速气动弹性试验技术240

7.3.2 亚跨超声速气动弹性试验技术242

7.3.3 高超声速气弹试验技术244

7.4 在国防与经济社会发展中的应用和贡献245

参考文献245

第8章 空气动力学测控技术250

8.1 气动力测试技术251

8.2 气动载荷测试技术253

8.2.1 脉动压力试验测试技术253

8.2.2 压力敏感涂料测压技术253

8.3 气动热测试技术256

8.3.1 磷光热图技术256

8.3.2 温度敏感涂料测试技术257

8.3.3 红外热图测试技术257

8.3.4 热流传感器测热技术259

8.4 防热试验测试技术260

8.5 目标特性测试技术261

8.6 气动噪声测试技术262

8.7 风洞控制技术263

8.7.1 风洞流场参数控制及仿真技术263

8.7.2 风洞电液伺服控制及仿真技术264

8.8 其他测控技术264

8.8.1 超高速碰撞与动能毁伤测试技术264

8.8.2 表面摩擦阻力测试技术264

8.8.3 视频形变测量技术266

8.8.4 翼型风洞试验测试技术266

8.8.5 冰形测量技术267

参考文献267

第9章 流动显示技术270

9.1 科研试验基础设备设施271

9.2 测试技术273

9.2.1 PIV技术273

9.2.2 密度显示与测量技术279

9.2.3 超声速与燃烧流场测量技术284

9.2.4 干涉瑞利散射285

9.2.5 相干反斯托克斯拉曼散射测量技术286

9.2.6 超声速流场／燃烧场诊断与测量系统286

9.2.7 相位多普勒测量仪测量技术287

9.2.8 油流显示与测量技术288

9.2.9 全息干涉技术289

参考文献290

第10章 空气动力学科研和教育机构291

10.1 主要科研机构291

10.1.1 中国空气动力研究与发展中心291

10.1.2 中国航天空气动力技术研究院292

10.1.3 中国航空工业空气动力研究院293

10.1.4 中国科学院力学研究所293

10.1.5 北京应用物理与计算数学研究所294

10.1.6 其他295

10.2 主要教育机构295

10.2.1 北京航空航天大学295

10.2.2 南京航空航天大学296

10.2.3 西北工业大学296

10.2.4 国防科技大学297

10.2.5 北京大学297

10.2.6 清华大学298

10.2.7 中国科学技术大学298

10.2.8 复旦大学299

10.2.9 天津大学299

10.2.10 上海交通大学299

10.2.11 西安交通大学300

10.2.12 中南大学300

10.2.13 同济大学301

10.2.14 中国科学院大学301

10.2.15 浙江大学302

10.2.16 大连理工大学303

10.2.17 北京理工大学303

第11章 重要学术活动和重要事件304

11.1 重要学术活动304

11.1.1 低跨超声速空气动力学304

11.1.2 高超声速空气动力学305

11.1.3 计算空气动力学307

11.1.4 物理气体动力学308

11.1.5 空气动力学测控技术309

11.1.6 风工程与工业空气动力学310

11.1.7 风能空气动力学311

11.1.8 流动显示技术312

11.1.9 气动弹性力学312

11.2 重要事件313

11.2.1 低跨超声速空气动力学313

11.2.2 高超声速空气动力学313

11.2.3 计算空气动力学314

11.2.4 物理气体动力学315

11.2.5 风工程与工业空气动力学315

11.2.6 风能空气动力学316

11.2.7 气动弹性力学316

第12章 空气动力学展望317

12.1 空气动力学相关领域的发展趋势317

12.1.1 航空领域317

12.1.2 航天领域318

12.1.3 地面交通领域319

12.1.4 其他领域319

12.2 空气动力学面临的挑战性问题320

12.3 空气动力研究手段的进一步发展321

12.3.1 风洞试验322

12.3.2 数值模拟322

12.3.3 模型飞行试验323

12.3.4 三大手段研究融合323

12.4 结束语324

后记325

附表1 试验设备329

附表2 CFD相关软件339

缩略语358

彩插363