本书以现代大型民用飞机湍流摩擦减阻为应用背景，总结了浙江大学课题组在中欧航空科技合作技术研究项目“基于湍流边界层流动控制的减阻技术（DRAGY）”中的部分工作，同时也汇聚了作者十多年来在绿色航空领域的技术积累。从数值计算和物理实验两个方面重点介绍了微吹气、沟槽、合成射流三种流动控制手段的基本概念、设计方法、流动机理以及控制规律等内容，探索真正可用于民用飞机摩擦减阻的有效途径。
本书可供航空宇航科学与技术、力学等相关专业的高年级研究生以及从事该领域研究工作的学者作为参考书使用。

第1章 湍流流动控制基本知识
1.1 引言
1.2 湍流基本物理特性
1.3 边界层基本特性
1.3.1 边界层损失
1.3.2 边界层转捩
1.4 壁湍流边界层
1.4.1 黏性底层
1.4.2 对数律层
1.4.3 过渡层
1.5 流动控制技术发展历程
1.6 湍流流动控制减阻策略
1.6.1 局部壁面变形
1.6.2 吹/吸气控制
1.6.3 合成射流控制
1.6.4 等离子体流动控制
1.6.5 涡流发生器
1.6.6 其他控制策略
第2章 可压缩湍流直接数值模拟方法
2.1 前言
2.2 三维可压缩Navier-Stokes控制方程
2.2.1 笛卡儿直角坐标系下控制方程
2.2.2 曲线坐标系下空间变换
2.3 流通矢量分裂
2.4 数值离散格式
2.4.1 WENO格式
2.4.2 WCNS格式
2.4.3 中心差分格式
2.4.4 时间离散
2.5 直接数值模拟求解过程
2.6 可压缩平板湍流边界层
2.6.1 基本算例设置
2.6.2 计算结果和验证
2.7 浸没边界法
2.7.1 虚拟单元浸没边界法
2.7.2 验证算例1：二维低马赫数圆柱绕流
2.7.3 验证算例2：二维激波/圆柱相互作用
2.7.4 三维超声速球体绕流
第3章 微吹气控制技术
3.1 前言
3.2 微吹气技术
3.3 微吹气控制平板计算模型
3.4 湍流摩擦阻力
3.5 湍流瞬态结构和平均属性
3.6 涡量动力学特性
3.7 湍流脉动强度
3.8 湍流信号经验模态分解
3.9 摩擦阻力分解
3.10 影响微吹气减阻效果的因素
3.10.1 湍流摩擦阻力对比
3.10.2 湍流平均速度场对比
3.10.3 湍流平均温度场对比
3.10.4 湍流脉动场分析
3.10.5 涡结构对比
第4章 沟槽被动控制技术
4.1 前言
4.2 辊轴热压印技术
4.2.1 辊轴热压印原理与装置设计
4.2.2 热压印工艺参数正交试验设计
4.2.3 沟槽薄膜制备效果与优化
4.3 微细铣削技术
4.3.1 微细铣削参数正交试验设计
4.3.2 沟槽平板制备效果与优化
4.3.3 沟槽制备效果快速评估方法
4.4 沟槽流动控制风洞实验平台
4.5 实验测量技术
4.5.1 热线风速仪测量系统
4.5.2 激光多普勒测速系统
4.6 实验数据处理方法
4.6.1 湍流充分发展验证
4.6.2 速度采集点分布
4.6.3 边界层不同高度速度测量
4.6.4 摩擦阻力及湍流统计量
4.7 沟槽减阻风洞实验结果
4.7.1 直沟槽流动控制减阻效果
4.7.2 曲形沟槽流动控制减阻效果
4.7.3 两种沟槽表面减阻特性对比
4.8 沟槽控制湍流边界层的直接数值模拟
4.8.1 直接数值模拟计算模型
4.8.2 流向速度型与减阻率
4.8.3 脉动速度场
4.8.4 脉动涡量
4.8.5 近壁区条带结构
4.8.6 规律性归纳172XIXII
第5章 合成射流控制技术
5.1 前言
5.2 合成射流激励器
5.3 激励器响应特性
5.4 激励器流场PIV实验
5.4.1 时间分辨粒子图像测速系统
5.4.2 激励器出口瞬态流场特征
5.4.3 激励器出口平均流场特征
5.5 激励器流场模态分析
5.5.1 POD方法
5.5.2 激励器流场模态分析结果
5.6 合成射流激励器阵列设计
5.7 充分发展湍流
5.8 激励器阵列信号输入
5.9 风洞实验结果
5.9.1 边界层速度分布特性
5.9.2 壁面摩擦阻力变化
5.9.3 湍流流场相关性分析
5.10 合成射流控制直接数值模拟
5.10.1 计算域与合成射流条件
5.10.2 光滑平板湍流边界层算例验证
5.10.3 合成射流减阻控制计算结果分析
第6章 湍流特征提取动态模态分解方法
6.1 前言
6.2 DMD方法理论框架
6.3 DMD方法的展开
6.4 比较POD方法与DMD方法的比较
6.5 复合动态模态分解方法
6.6 动态模态分解方法的并行技术
6.7 复合DMD在槽道湍流分析中的应用
6.7.1 串行化复合DMD分析
6.7.2 并行化复合DMD分析