本书对多种主动和被动流动控制方法进行了研究，包括涡旋射流和合成射流等主动流动控制技术、叶栅缝隙和球凸结构等被动控制技术、振荡扑翼气动效应控制。通过实验和数值模拟的方法，全面分析了各种流动控制方法的性能和机理。为各种环境下进行流动控制提供了理论基础和新的方法及思路。
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逆压梯度可能使近壁区流体发生回流或逆流，导致流体不能沿着物面外形流动而离开物体表面，这种现象称为流动分离。尽管分离流动可以提高热量和质量的传输以及混合效率，但其危害也极为显著：飞机机翼表面的流动分离将引起阻力增加，升力降低，甚至失速：动力机械中通流叶栅和扩压器中的流动分离会降低运行效率，还可能造成过大的振动从而危害机器的安全运行。因此，加深对流动分离物理过程的认识，发展分离流动控制技术，一直是学术界和工程界关注的焦点。
流动控制概念由来已久。早在1904年，普朗特在首次提出边界层理论的同时，就给出了采用抽吸方法控制圆柱绕流和推迟分离的实验结果，表明了流动是可以控制的。随着流体力学、计算流体动力学和实验流体力学等的进一步发展，众多学者开发了多种流动控制技术以提高飞行器和动力机械等的效率及安全性。例如，美国空军研究实验室应用球窝有效控制了低压透平叶片吸力面的流动分离，降低了叶栅损失。
本书总结了作者及所在科研团队多年来在流动控制理论、数值和实验方面的研究成果，提供了丰富的流动控制实例，阐明了各种流动控制机理，给出了大量可供参考和借鉴的流动控制结构及具体参数。全书分为六章，包括绪论、数值与实验方法、基于涡旋射流的主动流动控制技术研究、基于合成射流的低压高负荷透平叶栅边界层分离控制研究、球窝结构的流动控制研究、振荡扑翼的推进特性及能量采集研究。
本书得到了国家自然科学基金（10602044）、国家863计划专题课题（2009AA042102）、教育部留学回国人员科研启动基金、西安交通大学新兴前沿／学科综合交叉类科研项目（XJJ20100127）等的资助。本书内容涵盖了曾在研究团队学习过的8位研究生的科研成果，他们是樊涛博士、蓝吉兵博士、陈建辉博士、吕坤博士、舒静硕士、叶冬挺硕士、何海宇硕士、王传进硕士，研究团队的姜伟、郑璐两位博士研究生在本书的编写过程中进行了大量校对工作，在此表示诚挚的感谢！科学出版社亢列梅编辑为本书的出版付出了非常多的努力，在此一并表示感谢！
流动控制技术在航空航天和动力机械领域具有广阔的应用前景，其内容远不止本书涉及的几种形式，作者希望抛砖引玉，吸引更多的卓越之士共同推动这一领域的发展。
由于作者水平有限，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正。
目录
前言
1 绪论 1
1.1 流动分离现象 1
1.2 基于涡旋射流的主动流动控制技术 2
1.2.1 射流式涡旋发生器 3
1.2.2 涡旋射流流动特性 4
1.3 基于合成射流的主动流动控制技术 5
1.3.1 合成射流激励器 6
1.3.2 合成射流控制技术的研究和应用 6
1.4 流动分离的被动控制技术 8
1.5 振荡扑翼的流场结构控制 10
1.5.1 振荡扑翼的推进特性 11
1.5.2 振荡扑翼的能量采集 11
1.6 本书的主要内容 12
2 数值与实验方法 14
2.1 热线流速测试技术 14
2.1.1 热线流速测试技术基本原理 14
2.1.2 IFA300热线测试系统 15
2.1.3 壁面温度修正 16
2.2 PIV测试技术 16
2.2.1 PIV基本原理 16
2.2.2 PIV测速系统 17
2.2.3 示踪粒子的选择 19
2.3 实验测试误差分析 19
2.3.1 热线测量误差分析 19
2.3.2 PIV测量误差分析 20
2.4 数值研究方法 20
2.4.1 湍流流动的数值研究方法 20
2.4.2 大涡模拟方法 21
2.4.3 雷诺时均方法 25
2.5 湍流相干结构的涡识别 26
2.5.1 湍流相干结构的涡识别简述 26
2.5.2 速度梯度张量第2不变量——Q定义 27
2.5.3 Hessian矩阵分析法—— 定义 28
2.6 结论 29
3 基于涡旋射流的主动流动控制技术研究 30
3.1 涡旋射流控制扩压器流动分离的实验研究 30
3.1.1 涡旋射流控制圆锥扩压器流动分离的实验研究 30
3.1.2 涡旋射流控制矩形扩压器流动分离的实验研究 37
3.2 涡旋射流控制扩压器流动分离的数值研究 44
3.2.1 数值计算方法 44
3.2.2 涡旋射流控制圆锥扩压器流动分离的数值研究 45
3.2.3 涡旋射流控制矩形扩压器流动分离的数值研究 52
3.3 涡旋射流控制逆压梯度平板边界层分离的实验及数值研究 59
3.3.1 实验系统及实验装置 59
3.3.2 实验结果分析 61
3.3.3 数值计算方法 62
3.3.4 各工况的大涡模拟结果分析 63
3.4 结论 75
4 基于合成射流的低压高负荷透平叶栅边界层分离控制研究 77
4.1 合成射流技术原理及数学描述 77
4.1.1 合成射流技术原理 77
4.1.2 合成射流激励器的数学模型及影响因素 78
4.1.3 合成射流与主流的相互作用 81
4.2 低压透平PakB叶栅流动分离的合成射流控制 82
4.2.1 研究对象及数值方法 82
4.2.2 低压透平PakB叶栅流动特性的数值研究 84
4.2.3 合成射流控制PakB叶栅流动分离的数值研究 86
4.3 考虑尾迹影响的PakB叶栅流动分离的合成射流控制 99
4.3.1 考虑尾迹影响的PakB叶栅流动分离的实验研究 99
4.3.2 考虑尾迹影响的PakB叶栅流动分离的数值研究 103
4.3.3 考虑尾迹影响的PakB叶栅流动分离的合成射流控制研究 105
4.4 结论 107
5 球窝结构的流动控制研究 108
5.1 布置单个/单排球窝的平板流动实验与数值研究 108
5.1.1 布置单个球窝的平板流动实验和数值研究 108
5.1.2 采用球窝控制逆压梯度平板边界层分离流动的大涡模拟 115
5.2 球窝控制PakB叶栅流动分离的数值研究 122
5.2.1 研究对象及数值方法 122
5.2.2 无球窝控制时PakB叶栅稳态流动特性 124
5.2.3 采用球窝进行流动控制时PakB叶栅稳态流动特性 125
5.3 结论 128
6 振荡扑翼的推进特性及能量采集研究 130
6.1 高频俯仰扑翼推进特性研究 130
6.1.1 研究对象及数值方法 130
6.1.2 扑翼振型 131
6.1.3 小振幅时俯仰扑翼推进特性研究 132
6.1.4 大振幅时俯仰扑翼推进特性研究 134
6.1.5 非正弦振型对俯仰扑翼推进特性的影响 137
6.1.6 弯度对俯仰扑翼推进特性的影响 141
6.2 沉浮扑翼推进特性研究 142
6.2.1 沉浮扑翼振型 142
6.2.2 研究工况 142
6.2.3 不同振型对沉浮扑翼推进特性的影响 143
6.3 采用新型俯仰振型的扑翼推进特性研究 146
6.3.1 新型俯仰振型 146
6.3.2 网格和时间步无关性验证 147
6.3.3 运动参数对新型俯仰扑翼推进特性的影响 148
6.3.4 非正弦振型对新型俯仰扑翼推进特性的影响 153
6.3.5 翼型形状对新型俯仰扑翼推进特性的影响 156
6.4 振荡扑翼能量采集特性研究 162
6.4.1 扑翼能量采集振型 162
6.4.2 扑翼能量采集功率和效率 163
6.4.3 名义攻角对扑翼能量采集效果的影响 164
6.4.4 有效攻角变化模式对扑翼能量采集效果的影响 168
6.4.5 非正弦俯仰振型对扑翼能量采集效果的影响 172
6.4.6 非正弦沉浮振型对扑翼能量采集效果的影响 175
6.4.7 非正弦俯仰与非正弦沉浮耦合运动对扑翼能量采集效果的影响 177
6.5 结论 178
参考文献 180
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