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第1章 超声速流动显示与测量技术1

1.1 超声速流动显示与测量的关键问题2

1.1.1 超声速流动的特征2

1.1.2 超声速流动对显示与测量技术的要求4

1.2 基于密度场的流动显示与测量技术6

1.2.1 阴影方法6

1.2.2 纹影方法7

1.2.3 干涉方法8

1.3 基于示踪粒子的流动显示与测量技术9

1.3.1 平面激光米氏散射技术10

1.3.2 粒子图像速度场11

1.3.3 激光诱导荧光技术12

第2章 基于纳米示踪的平面激光散射技术14

2.1 NPLS系统组成及工作原理14

2.2 定量流场成像系统分析18

2.2.1 光源19

2.2.2 相机20

2.2.3 信号和噪声22

2.2.4 空间分辨率24

2.2.5 图像校准27

2.2.6 示踪物的选择29

2.3 纳米粒子动力学与光散射性能分析29

2.3.1 纳米粒子的动力学性能29

2.3.2 纳米粒子的光散射特性37

2.4 NPLS系统性能分析44

2.5 NPLS图像处理基本原则46

第3章 基于NPLS技术的超声速流场参数定量测量技术50

3.1 基于NPLS技术的超声速流动密度场测量技术50

3.1.1 基于NPLS技术的超声速流动密度场测量原理51

3.1.2 NPLS图像校正52

3.1.3 密度—图像灰度关系式的校准方法54

3.1.4 超声速流动密度场测量技术的误差分析55

3.2 超声速PIV技术57

3.2.1 超声速PIV系统的组成及工作原理58

3.2.2 超声速PIV算法59

3.2.3 超声速PIV测量的误差分析65

3.3 基于NPLS技术的速度场、密度场同时测量技术66

第4章 NPLS技术在超声速混合层实验研究中的应用69

4.1 超声速混合层风洞69

4.2 超声速混合层流向结构71

4.2.1 流向涡结构的空间特征72

4.2.2 流向涡结构的时间演化特征75

4.3 超声速混合层展向结构79

4.3.1 展向结构的空间特征79

4.3.2 展向结构的时间演化特征82

4.4 超声速混合层增长速度83

4.4.1 增长速度的测量方法84

4.4.2 成像技术对增长速度的影响86

4.5 混合界面的分形特征88

4.5.1 混合界面的提取方法89

4.5.2 分形度量方法90

4.5.3 混合界面分形沿流向的变化特征93

4.6 超声速混合层密度场结构94

4.6.1 混合层密度场结构94

4.6.2 密度场三维近似重构及其光程差分布95

4.6.3 密度脉动信号频域特征96

4.6.4 密度场的多分辨率分析100

4.7 超声速混合层速度场结构108

第5章 NPLS技术在超声速弹头流场实验研究中的应用116

5.1 超声速风洞116

5.2 超声速弹头流场精细结构118

5.3 超声速弹头流场的速度分布122

5.4 超声速弹头流场的密度分布127

第6章 NPLS技术在超声速边界层实验研究中的应用130

6.1 平板边界层流向结构131

6.2 平板边界层展向结构133

6.3 平板边界层特征拟序结构识别137

6.4 平板湍流边界层速度场结构141

6.4.1 流向速度场结构141

6.4.2 展向速度场结构149

6.5 密度场测量154

6.5.1 超声速湍流边界层密度场结构154

6.5.2 湍流边界层速度场、密度场同时测量157

第7章 NPLS技术在其他典型流动中的应用161

7.1 激波／湍流边界层相互作用的实验研究161

7.1.1 激波／湍流边界层相互作用流向结构162

7.1.2 激波／湍流边界层相互作用展向结构167

7.2 超声速后台阶流动的实验研究170

附录 英文缩略词汇表178

参考文献180

彩图192