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第1章 绪论1

1.1 燃烧的一般概念1

1.1.1 可燃物2

1.1.2 不同状态物质的燃烧4

1.2 燃烧科学的发展5

1.2.1 经典燃烧学6

1.2.2 火箭推进剂燃烧学7

1.2.3 计算燃烧学12

1.3 着火、火焰传播与熄火14

1.3.1 着火14

1.3.2 火焰传播17

1.3.3 熄火18

参考文献21

第2章 化学动力学基础22

2.1 多组分气体混合物22

2.1.1 分压强和分容积23

2.1.2 气体混合物组分的表示方法24

2.1.3 气体混合物参数的换算关系25

2.2 化学反应速率26

2.2.1 基元反应与总包反应26

2.2.2 基元反应的化学反应速率27

2.2.3 总包反应的化学反应速率30

2.3 化学反应级数33

2.3.1 化学反应级数的定义33

2.3.2 化学反应级数的实验测定35

2.4 化学反应的机理41

2.4.1 碰撞理论41

2.4.2 过渡态理论43

2.4.3 阿累尼乌斯定律44

2.4.4 用阿累尼乌斯定律表示的化学反应速率公式45

2.4.5 影响化学反应及化学平衡的因素46

2.5 链反应49

2.5.1 直链反应50

2.5.2 分支链反应51

参考文献54

第3章 热力学原理55

3.1 热力学基本知识55

3.1.1 热力学系统55

3.1.2 功与热量56

3.1.3 热力学第一定律58

3.1.4 热力学第二定律59

3.2 热力学第三定律与绝对熵62

3.3 状态函数63

3.4 热力学普遍关系式64

3.4.1 全微分的性质64

3.4.2 麦克斯韦尔关系式64

3.4.3 比热容66

3.4.4 其他热力学普遍关系式67

3.5 气体混合物的热力性质69

3.5.1 气体混合物的内能和焓69

3.5.2 气体混合物的比热容70

3.5.3 气体混合物的熵70

3.5.4 气体混合物的标准摩尔焓、标准摩尔熵、标准摩尔比定压热容和JANAF热力数据表71

3.5.5 气体混合物的自由能77

参考文献77

第4章 化学热力学78

4.1 化学反应与化学反应热78

4.1.1 热化学反应方程式和反应热78

4.1.2 盖斯定律83

4.1.3 基尔霍夫定律84

4.2 燃料及其燃烧性质87

4.2.1 燃料的化学组成88

4.2.2 燃料燃烧性质的工程计算91

4.3 化学反应平衡95

4.3.1 化学反应的进行方向96

4.3.2 标准反应自由能与标准生成自由能97

4.3.3 化学反应平衡100

4.4 平衡组分与绝热燃烧温度106

4.4.1 复杂化学反应系统的平衡组分106

4.4.2 绝热燃烧温度109

参考文献111

第5章 燃烧流动控制方程113

5.1 有限速率化学反应流动113

5.1.1 组分及气体混合物连续方程114

5.1.2 动量方程115

5.1.3 能量方程117

5.1.4 控制方程组的矩阵表示法119

5.1.5 柱坐标系下的控制方程121

5.2 有限速率化学反应湍流流动123

5.2.1 雷诺时均方程124

5.2.2 湍流模型126

5.2.3 湍流燃烧模型128

5.3 流动与燃烧的模型方程129

5.3.1 等截面一维流动控制方程129

5.3.2 变截面一维定常流动控制方程131

5.3.3 二维柱坐标定常流动控制方程133

参考文献135

第6章 燃烧中的物理过程136

6.1 输运系数136

6.1.1 输运定律136

6.1.2 输运系数的计算138

6.1.3 温度和压强对输运系数的影响142

6.1.4 输运系数的相似准则143

6.2 燃烧中的传热和传质145

6.2.1 传热的基本定律145

6.2.2 边界层理论149

6.3 斯蒂芬流163

参考文献165

第7章 火焰理论166

7.1 燃烧现象的分类166

7.1.1 直接法167

7.1.2 邓克勒准则168

7.2 简单化学反应系统168

7.3 预混燃烧170

7.3.1 本森灯170

7.3.2 燃烧波172

7.3.3 层流火焰的传播动力学176

7.3.4 湍流预混火焰传播179

7.3.5 火焰的稳定182

7.4 湍流燃烧模型183

7.4.1 湍流扩散火焰的k-ε-？-g燃烧模型184

7.4.2 湍流预混火焰的燃烧模型187

参考文献189

第8章 着火和熄火190

8.1 热自燃着火与熄火190

8.1.1 谢苗诺夫热自燃理论190

8.1.2 熄火197

8.2 强迫着火198

8.2.1 炽热颗粒的引燃198

8.2.2 火焰点火200

8.2.3 电火花点火201

8.2.4 高能点火203

8.3 火箭发动机的点火和熄火203

8.3.1 火箭发动机的点火过程204

8.3.2 滞止点火理论205

8.3.3 流动传热点火理论207

8.3.4 火焰的传播208

8.3.5 火箭发动机的熄火209

参考文献211

第9章 液体推进剂的燃烧213

9.1 液滴的蒸发213

9.1.1 液滴蒸发模型与控制方程213

9.1.2 液滴蒸发速率的解214

9.1.3 传质数的计算217

9.1.4 液滴的蒸发时间——液滴寿命220

9.2 液滴的燃烧221

9.2.1 液滴燃烧模型与控制方程221

9.2.2 液滴燃烧速率的解222

9.2.3 液滴的燃烧时间224

9.2.4 液滴燃烧的火焰位置224

9.2.5 液滴燃烧的温度分布225

9.2.6 液滴燃烧的浓度分布227

9.3 雾化燃烧228

9.3.1 雾化原理228

9.3.2 雾化装置229

9.3.3 雾化性能232

9.3.4 对流燃烧235

9.3.5 雾化燃烧236

9.4 液体推进剂火箭发动机238

9.4.1 液体火箭发动机的结构原理238

9.4.2 燃烧过程240

9.4.3 喷嘴参数设计241

参考文献243

第10章 火箭发动机射流燃烧244

10.1 射流的基本知识244

10.1.1 射流的结构和特征244

10.1.2 物理射流控制方程246

10.1.3 控制方程的解247

10.1.4 层流射流的解248

10.1.5 湍流射流的解249

10.1.6 温度与组分分布250

10.2 自由射流的燃烧251

10.2.1 控制方程及求解251

10.2.2 火焰形状253

10.3 贝克-舒曼受限射流燃烧254

10.3.1 贝克-舒曼受限射流燃烧方程255

10.3.2 贝克-舒曼火焰形状257

10.3.3 贝克-舒曼火焰高度258

10.4 火箭燃气射流259

10.4.1 火箭燃气射流的特点260

10.4.2 第一马赫盘的位置262

10.4.3 射流边界264

10.4.4 射流火焰268

参考文献270

第11章 固体推进剂的燃烧271

11.1 双基推进剂的稳态燃烧机理273

11.1.1 双基推进剂的燃烧波结构273

11.1.2 双基推进剂的稳态燃烧理论275

11.2 AP复合推进剂的稳态燃烧机理282

11.2.1 AP复合推进剂的燃烧波结构282

11.2.2 粒状扩散火焰模型（GDF模型）284

11.2.3 BDP多火焰模型289

11.3 复合改性双基推进剂的稳态燃烧机理297

11.3.1 AP/CMDB推进剂的稳态燃烧298

11.3.2 HMX/CMDB推进剂的稳态燃烧299

11.4 含金属推进剂的稳态燃烧300

11.4.1 金属粉末的燃烧特性300

11.4.2 含铝推进剂的燃烧301

11.5 超高燃速推进剂的稳态燃烧305

11.5.1 超高燃速推进剂的结构特征305

11.5.2 超高燃速推进剂的燃烧特性306

11.5.3 超高燃速推进剂的对流燃烧理论307

参考文献310

第12章 固体火箭发动机的侵蚀燃烧和不稳定燃烧312

12.1 侵蚀燃烧312

12.1.1 侵蚀函数312

12.1.2 侵蚀燃烧的机理314

12.1.3 勒努尔-罗比拉德侵蚀燃烧理论316

12.1.4 扩散火焰弯曲理论318

12.2 不稳定燃烧320

12.2.1 不稳定燃烧的基本概念320

12.2.2 声不稳定燃烧的机理325

12.2.3 声不稳定燃烧的线性稳定性预估329

参考文献333

第13章 计算燃烧学概论335

13.1 燃烧流动控制方程及其性质336

13.1.1 燃烧流动控制方程组的类型336

13.1.2 守恒型方程和非守恒型方程339

13.1.3 方程的无量纲化340

13.2 燃烧流动控制方程的离散341

13.2.1 网格生成341

13.2.2 控制方程组的有限差分离散343

13.2.3 离散方程的相容性、收敛性和稳定性349

13.3 数值计算格式350

13.3.1 对流-扩散方程及其精确解分析350

13.3.2 中心差分格式352

13.3.3 对流项一阶迎风格式354

13.3.4 对流项高精度迎风格式355

13.3.5 TVD格式357

13.3.6 离散方程组的求解358

13.4 求解燃烧问题的SIMPLE方法360

13.4.1 控制方程的统一形式360

13.4.2 交错网格与动量方程的离散362

13.4.3 压强校正362

13.5 数值模拟软件365

13.5.1 模拟软件编制365

13.5.2 商业软件简介366

参考文献368