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第一章 热化学和化学动力学基础1

1.1 热化学1

1.1.1 反应焓、生成焓和燃烧焓1

1.1.2 赫斯（Hess）定律3

1.1.3 绝热燃烧温度4

1.1.4 吉布斯（Gibbs）自由能和范特霍夫（Van't Hoff）方程5

1.2 化学反应动力学规律7

1.2.1 化学反应动力学分类和反应速率7

1.2.2 质量作用定律11

1.2.3 反应分子数和反应级数14

1.3 阿累尼乌斯（Arrhenius）定律17

1.3.1 Arrhenius速率定律17

1.3.2 活化能的物理意义17

1.3.3 修正的Arrhenius公式19

1.4 基元反应速率理论20

1.4.1 双分子反应的简单碰撞理论20

1.4.2 反应速率的过渡态理论24

参考文献27

第二章 多组分反应流体基本守恒方程28

2.1 分子输运基本定律28

2.1.1 牛顿（Newton）粘性定律28

2.1.2 费克（Fick）扩散定律29

2.1.3 傅立叶（Fourier）导热定律31

2.1.4 输运系数间的关系32

2.2 基本守恒方程33

2.2.1 雷诺（Reynolds）输运定理33

2.2.2 混合气体质量守恒方程35

2.2.3 组分质量守恒方程（扩散方程）35

2.2.4 动量守恒方程36

2.2.5 能量守恒方程37

2.3 泽尔多维奇（Zeldovich）转换和广义雷诺（Reynolds）比拟43

2.3.1 Zeldovich转换43

2.3.2 广义Reynolds比拟44

2.4 斯蒂芬（Stefan）流和相分界面上的边界条件45

2.4.1 Stefan流46

2.4.2 相分界面的内移49

2.4.3 固相-气相分界面上的边界条件49

2.4.4 液相-气相分界面上的边界条件52

2.5 化学反应（或燃烧）相似准则53

参考文献54

第三章 层流燃烧56

3.1 层流预混燃烧56

3.1.1 缓燃波与爆轰波56

3.1.2 雨果尼奥（Hugoniot）曲线57

3.1.3 层流火焰传播的热理论60

3.2 气体燃料射流扩散燃烧60

3.2.1 射流燃烧的物理现象与基本方程65

3.2.2 限制性射流燃烧的贝克-舒曼（Burke-Schumann）解67

参考文献70

第四章 湍流燃烧71

4.1 湍流与湍流燃烧概述71

4.1.1 湍流71

4.1.2 湍流燃烧概述73

4.2 多组分化学反应流守恒方程74

4.3 化学反应湍流Favre平均守恒方程75

4.3.1 湍流平均值76

4.3.2 可压缩化学反应湍流Favre平均守恒方程78

4.3.3 雷诺方程封闭——雷诺应力模拟79

4.3.4 能量守恒方程封闭85

4.3.5 组分质量守恒方程封闭——反应速率直接封闭86

4.4 湍流扩散火焰的PDF模型92

4.4.1 守恒量与混合分数93

4.4.2 概率密度分布函数（PDF）97

4.4.3 K-ε-？-g方程101

4.4.4 方程组数值解方法103

4.5 湍流预混火焰涡旋破碎模型（简称EBU模型）104

4.5.1 涡旋破碎模型（EBU模型）105

4.5.2 湍流预混火焰的K-ε-gY模型107

4.6 湍流燃烧模型评述109

4.7 多步反应模型112

4.7.1 两步反应系统112

4.7.2 四步反应系统115

参考文献118

第五章 两相流动和两相湍流燃烧120

5.1 悬浮两相流的基本运动方程120

5.1.1 体积平均值120

5.1.2 混合物热力学122

5.1.3 作用于颗粒上的力124

5.1.4 两相间热量传递128

5.1.5 体积平均的稀疏悬浮两相反应流守恒方程130

5.2 两相湍流燃烧139

5.2.1 颗粒轨道模型两相反应湍流的Favre平均方程组140

5.2.2 双流体模型146

5.2.3 K-ε-Kp双流体模型152

5.2.4 K-ε-Ap双流体模型152

5.3 两相湍流燃烧模型评述153

参考文献154

第六章 颗粒燃烧156

6.1 液滴燃烧156

6.1.1 液滴在静止气体中的蒸发156

6.1.2 液滴在静止气体中的蒸发燃烧160

6.1.3 液滴在强迫对流中的蒸发和燃烧169

6.1.4 静止气流中液滴的超临界燃烧170

6.2 固体颗粒燃烧173

6.2.1 缩球模型174

6.2.2 颗粒燃烧的缩核模型188

6.2.3 硼颗粒点火和燃烧193

6.3 金属颗粒燃烧203

6.3.1 金属颗粒燃烧模型204

6.3.2 金属氧化物覆盖时的金属颗粒燃烧213

参考文献216

第七章 层流边界层燃烧218

7.1 二维层流反应边界层流动方程和边界条件218

7.1.1 二维层流反应边界层流动方程218

7.1.2 边界条件221

7.2 化学动力学222

7.2.1 表面反应222

7.2.2 均相反应224

7.3 有相似性解的层流反应边界层225

7.3.1 相似性解的概念225

7.3.2 方程变换226

7.3.3 相似性解方程228

7.3.4 存在相似性解的条件229

7.4 （ξ，η）坐标系中层流反应边界层流动方程233

7.4.1 （ξ，η）坐标系中的边界层流动方程233

7.4.2 相似性解边界层流动方程和（ξ，η）坐标系中边界层流动方程的比较236

7.4.3 非相似层流反应边界层流动方程的数值解236

7.5 轴对称层流反应边界层流动238

7.5.1 轴对称层流反应边界层流动方程238

7.5.2 颗粒燃烧边界层方程239

7.5.3 方程变换241

7.5.4 非相似反应边界层方程级数解242

参考文献257

第八章 液体火箭发动机喷雾燃烧259

8.1 推进剂组元雾化259

8.2 组元的混合和相之间的热量和质量交换262

8.3 液雾两相反应湍流数学模型264

8.3.1 基本假设265

8.3.2 液雾两相反应流的守恒方程265

8.3.3 液雾两相湍流反应流方程269

8.4 气相湍流燃烧模型——涡旋破碎模型（K-ε-gy模型）273

8.5 算例275

参考文献283

第九章 固体火箭发动机燃烧284

9.1 概述284

9.2 双基推进剂稳态燃烧286

9.2.1 双基推进剂的燃烧波结构286

9.2.2 双基推进剂稳态燃烧的KOCS模型289

9.2.3 双基推进剂的超速、平台和麦撒燃烧现象294

9.3 复合推进剂稳态燃烧296

9.3.1 粒状扩散火焰模型（GDF模型）296

9.3.2 BDP多火焰模型301

9.3.3 小系综模型（PEM模型）313

9.4 侵蚀燃烧320

9.4.1 基于中心高温气流对流传热理论的模型321

9.4.2 基于输运特性增强理论的模型322

9.4.3 基于燃烧波结构变化的模型323

9.4.4 基于边界层反应湍流理论的模型325

参考文献333

第十章 固液火箭发动机燃烧335

10.1 固液火箭发动机燃烧的物理模型335

10.2 基于湍流边界层传热理论的后退速率模型336

10.2.1 理论模型336

10.2.2 后退速率沿轴向长度的分布340

10.2.3 沿通道长度的平均后退速率341

10.2.4 时间平均和空间-时间平均后退速率342

10.2.5 实验得到的燃面后退速率模型342

10.3 固液火箭发动机燃烧与流动过程的数值模拟345

10.3.1 几何模型和基本假设345

10.3.2 控制方程346

10.3.3 低雷诺数K-ε湍流模型347

10.3.4 边界条件348

10.3.5 固体燃料热分解和气相反应化学动力学模型350

10.3.6 气相燃烧模型352

10.3.7 计算结果及分析353

10.4 提高燃面后退速率的方法355

10.4.1 固体药柱中添加含能物质355

10.4.2 气体氧化剂旋流358

10.4.3 熔化层液滴飞溅质量传递367

10.4.4 燃气发生器式固液火箭发动机378

10.4.5 提高燃面后退速率方法简评380

参考文献380