本书面对高性能压气机研制中出现的精细湍流机理认识的需求，结合团队多年来在高效高精度数值方法方面的研究工作，针对性地发展了适用于高负荷压气机的高保真DES类方法，重点阐述了DES类方法应用于高保真压气机内流场时存在的关键科学问题以及相应的解决方案，并发展了适用于高保真压气机内流场海量数据的分析方法，形成了从压气机复杂流场结构细节的“可见”到精细流动特征的“可知”这一研究体系。最后以压气机叶根角区、叶尖端区以及进口畸变模拟器三大典型工程问题为牵引，通过与高空间分辨率的实验测量结果比对，展示了DES类方法在解决实际问题中的应用前景与价值。
本书可为航空航天、计算流体力学、高性能叶轮机械领域的科研工作者、工程设计人员提供参考，也可作为航空宇航科学与技术、动力工程及工程热物理等专业博士、硕士研究生的专业课教材。

丛书序
前言
第1章 绪论
1.1 背景介绍
1.2 压气机内部流动特点及现状
1.2.1 压气机内部流动特点
1.2.2 压气机内部流动的认识
1.2.3 压气机内部流动数值模拟面临的挑战
1.3 压气机内部复杂流动数值方法
1.3.1 无黏数值模拟方法
1.3.2 雷诺平均维纳斯托克斯数值方法
1.3.3 高保真数值方法的发展
参考文献
第2章 流动控制方程及DES类数值方法
2.1 引言
2.2 可压缩流动的基本控制方程
2.2.1 直角坐标系下控制方程
2.2.2 圆柱坐标系下控制方程
2.2.3 任意坐标系下控制方程
2.2.4 控制方程的无量纲化
2.3 DES类数值方法的提出与保真性影响因素分析
2.3.1 分离涡模拟方法的发展历程
2.3.2 基于简单模型的准确性验证
2.3.3 DES类数值方法保真性影响因素
2.4 高精度时间和空间离散格式
2.4.1 时间离散
2.4.2 空间离散
2.4.3 非均匀网格上的空间离散格式
2.5 DES类数值方法的构造
2.5.1 Spalart-Allmaras模型
2.5.2 DES方法
2.5.3 DDES方法
2.5.4 IDDES方法
2.5.5 ZDES方法
2.6 收敛准则
参考文献
第3章 基于DES的压气机内流场高保真数值模拟方法
3.1 引言
3.2 DES类数值方法应用于压气机流场模拟存在的问题
3.3 压气机内流场网格分辨率评估方法
3.3.1 网格分辨率评估准则
3.3.2 压气机流场分区策略
3.3.3 网格分辨率评估流程
3.4 强逆压流场数值稳定性处理方法
3.4.1 CFL数递增法
3.4.2 数值格式的局部熵修正
3.4.3 湍流模型的变量限定
3.5 压气机内部流动的边界条件处理方法
3.5.1 进口边界条件
3.5.2 出口边界条件
3.5.3 相对无滑移壁面边界条件
3.5.4 周期性边界条件
3.6 压气机内流场数值模拟的并行方法
3.6.1 并行计算概述
3.6.2 基于OpenMP的并行
3.6.3 基于MPI的并行
3.6.4 MPI和OpenMP耦合并行
3.6.5 并行方法验证与测试
参考文献
第4章 压气机高保真流场海量数据分析方法
4.1 引言
4.2 非定常流场的频域分析方法
4.2.1 频谱分析
4.2.2 失速团特性判断
4.2.3 相关性系数及概率统计
4.3 复杂流场的涡识别方法
4.3.1 Q判据
4.3.2 λ2判据
4.3.3 Liutex涡识别方法
4.4 高耦合流场的时空解耦方法
4.4.1 快照POD方法及其在流场分析中的应用
4.4.2 DMD方法及其在流场分析中的应用
4.4.3 POD和DMD方法分析
参考文献
第5章 压气机叶根角区流动的高保真模拟与分析
5.1 引言
5.2 基于DES类数值方法的角区流场数值模拟
5.2.1 可控扩散叶栅
5.2.2 数值模型
5.3 基于实验数据的方法准确性校核
5.3.1 DDES方法对压气机叶片角区模拟准确性验证
5.3.2 DES方法对压气机叶片角区模拟准确性验证
5.4 基于高保真数值流场的角区复杂流动分析
5.4.1 通道内/外主要脉动湍流结构
5.4.2 通道内主要脉动湍流结构时空演化
5.4.3 通道外主要脉动湍流结构时空演化
5.5 基于高保真流场的角区流动不稳定诱因研究
5.5.1 基于时均流场的流场结构分析
5.5.2 基于瞬态流场的流场结构分析
5.5.3 流场不稳定机理研究
参考文献
第6章 压气机叶顶端区流动的高保真模拟与分析
6.1 引言
6.2 基于DDES方法的叶顶端区流场数值模拟
6.2.1 带叶顶间隙的扩压叶栅
6.2.2 数值模拟方法
6.2.3 数值工况的选择
6.3 叶顶端区动态流场分析
6.3.1 非定常涡系结构分析
6.3.2 主要脉动区域分析
6.3.3 流场主要脉动特征分析
参考文献
第7章 压气机进气畸变发生器流场的高保真模拟与分析
7.1 引言
7.2 畸变指数的定义
7.3 基于DDES方法的进气畸变发生器流场数值模拟
7.3.1 物理模型
7.3.2 网格的划分
7.3.3 近壁湍流模型的选择
7.3.4 时空离散格式及边界条件
7.4 基于实验数据的方法准确性校核
7.4.1 稳态数值准确性校核
7.4.2 动态数值模拟准确性校核
7.5 流场畸变指数的影响分析
7.5.1 弦月式插板深度对畸变指数的影响
7.5.2 轴向串联组合式插板深度、轴向间距对畸变指数的影响
7.5.3 周向并联组合式插板深度对畸变指数的影响
参考文献