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液體火箭發動機燃燒過程建模與數值仿真(簡體書)
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液體火箭發動機燃燒過程建模與數值仿真(簡體書)

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目次
書摘/試閱

商品簡介

《液體火箭發動機燃燒過程建模與數值仿真》系統地建立和介紹了液體火箭發動機噴霧燃燒過程的理論、模型和數值計算方法,包括液體推進劑噴霧理論與噴嘴霧化模型,液滴在常壓、高壓和振盪環境下的蒸發理論及多組分液滴蒸發模型,湍流流動模型,湍流燃燒模型,傳熱模型,燃燒不穩定理論與模型等,上述理論或模型反映了當前的最新研究成果。本書最後給出了完整的液體火箭發動機噴霧燃燒計算模型,介紹了數值算法和網格生成方法,並給出了應用算例。
《液體火箭發動機燃燒過程建模與數值仿真》可作為航天、航空、內燃機以及一切從事和涉及液體燃料燃燒領域和專業的師生和科技人員的教材或參考書。

名人/編輯推薦

《液體火箭發動機燃燒過程建模與數值仿真》可作為航天、航空、內燃機以及一切從事和涉及液體燃料燃燒領域和專業的師生和科技人員的教材或參考書。

目次

第1章引言
1.1液體火箭發動機的基本結構
1.1.1推進劑供應系統
1.1.2推力室
1.2液體火箭發動機的內部燃燒過程
1.2.1啟動和關機過程
1.2.2燃燒過程
1.2.3工作過程的性能參數
1.3液體火箭發動機燃燒過程數值仿真的特點及發展歷程
1.3.1液體火箭發動機燃燒過程數值仿真的作用
1.3.2液體火箭發動機工作過程數值仿真的主要內容
1.3.3液體火箭發動機燃燒過程的數值仿真發展歷程
1.4化學流體力學基本控制方程組
1.5本書的主要內容
參考文獻
第2章液體推進劑霧化機理和霧化模型
2.1液體火箭發動機噴注器類型和作用
2.2液體推進劑霧化機理
2.2.1靜態液滴的形成
2.2.2圓柱射流破碎
2.2.3液膜破碎
2.2.4液滴二次破碎
2.3液體火箭發動機中霧化性能評價指標
2.3.1噴霧尺寸分佈函數
2.3.2平均直徑與特徵直徑
2.3.3噴霧尺寸分佈的測量
2.4液體火箭發動機噴嘴霧化模型
2.4.1直流式噴嘴
2.4.2離心式噴嘴
2.4.3撞擊式噴嘴
2.4.4同軸剪切式噴嘴
2.4.5同軸離心式噴嘴
2.5液體推進劑噴霧數值模擬
2.5.1液體推進劑霧化過程數學模型
2.5.2擬流體模型
2.5.3顆粒軌道模型
2.5.4界面追蹤法在霧化數值模擬中的應用
參考文獻
第3章液滴蒸發燃燒模型
3.1液滴在常壓下的准定常蒸發燃燒理論
3.1.1液滴在靜止氣體中無燃燒時的准定常蒸發理論
3.1.2液滴在靜止氣體中有燃燒時的准定常蒸發理論
3.1.3液滴在對流介質中的無燃燒蒸發理論
3.1.4液滴在對流介質中的有燃燒蒸發理論
3.2高壓下液滴蒸發模型
3.2.1ZKS液滴高壓蒸發理論
3.2.2應用液相活度係數計算高壓氣液平衡的方法
3.3振盪環境下推進劑液滴亞臨界蒸發響應特性
3.3.1物理模型
3.3.2算例及結果分析
3.4多組分燃料液滴蒸發模型
3.4.1簡單多組分液滴蒸發模型
3.4.2複雜多組分混合物液滴蒸發的連續熱力學模型
3.5液滴群蒸發
3.5.1群燃燒數定義
3.5.2液滴群燃燒模式
參考文獻
第4章湍流流動模擬
4.1湍流模式理論及方程
4.1.1代數模型
4.1.2一方程模型
4.1.3兩方程模型
4.1.4湍流模型修正
4.1.5非線性湍流模型
4.1.6雷諾應力模型
4.1.7模型評述
4.2大渦模擬理論及方程
4.2.1大渦模擬的基本思想
4.2.2大渦的運動方程
4.2.3亞格子尺度模型
4.2.4混合RANS/LES方法
4.3兩相湍流模型
4.3.1顆粒湍流的Hinze-Tchen代數模型
4.3.2兩相湍流的κ-ε-κp和κ-ε-Ap模型
參考文獻
第5章湍流燃燒模型
5.1化學反應項的平均
5.2擴散火焰的設定PDF一陝速化學反應模型
5.2.1概念和假設
5.2.2κ-ε-Ζ-g方程組
5.2.3概率密度分佈函數
5.2.4設定型PDF
5.2.5截斷型高斯分佈的PDF
5.3預混火焰的有限反應速率EBU-Arrhenius模型
5.4關聯矩模型
5.4.1時均反應卒
5.4.2關聯矩的封閉
5.5湍流燃燒的火焰面模型
5.5.1擴散火焰面模型
5.5.2預混火焰面模型
5.6湍流燃燒的PDF輸運方程方法
5.6.1概率密度函數的輸運方程
5.6.2湍流PDF方程的封閉問題
5.6.3密度加權平均的單點聯合概率密度函數的輸運方程
5.6.4概率密度函數的輸運方程的求解
5.7湍流燃燒的大渦模擬
5.7.1湍流燃燒大渦模擬的控制方程
5.7.2亞格子尺度燃燒模型
參考文獻
第6章傳熱模型及模擬
6.1燃燒室壁對流傳熱模型
6.1.1燃氣對流傳熱模型
6.1.2冷卻對流傳熱模型
6.2燃燒室壁熱傳導模型
6.2.1傅裡葉導熱定律
6.2.2一維穩定熱傳導
6.2.3二維穩定熱傳導
6.2.4非穩態熱傳導
6.3輻射換熱模型
6.3.1輻射的基本定律
6.3.2輻射熱流密度計算經驗模型
6.3.3燃燒過程輻射換熱數值模擬
參考文獻
第7章燃燒不穩定模型
7.1概述
7.1.1燃燒不穩定性表現形式
7.1.2不穩定燃燒分類
7.1.3燃燒不穩定性的特點
7.2燃燒不穩定的聲學基礎
7.2.1供熱或供質激起聲振盪的Rayleigh準則
7.2.2聲波與聲振盪
7.2.3燃燒室內的聲振型
7.2.4火箭發動機內的自激振盪
7.3液體火箭發動機燃燒過程的響應特性
7.3.1推進劑供應系統的響應特性
7.3.2噴射霧化過程的響應特性
7.3.3液滴蒸發過程的響應特性
7.4敏感時滯模型n-r
7.4.1燃燒時滯
7.4.2敏感時滯模型
7.5液體火箭發動機燃燒穩定性非線性理論
7.5.1非線性場振子模型
7.5.2均勻反應器聲振模型
7.5.3時空相互作用動力學模型
7.5.4燃燒不穩定的一般熱力學分析
7.6不穩定燃燒的控制措施
7.6.1被動控制
7.6.2主動控制
7.6.3第三種控制方法
參考文獻
第8章液體火箭發動機燃燒過程數值方法及計算實例
8.1兩相多組分反應流基本控制方程
8.1.1氣相控制方程
8.1.2液相顆粒軌道模型
8.1.3湍流模型
8.1.4液滴霧化模型
8.1.5液滴蒸發模型
8.1.6化學反應動力學模型
8.2數值計算方法
8.2.1概述
8.2.2常用的離散格式
8.2.3離散方程
8.2.4基於交錯網格的動量方程的離散
8.2.5流場計算的SIMPLE算法
8.2.6PISO算法
8.3網格生成技術
8.3.1結構網格生成技術
8.3.2非結構網格生成技術
8.4液體火箭發動機燃燒過程計算算例及結果分析
8.4.1雙工況氫氧發動機燃燒與傳熱數值分析
8.4.2三組元發動機推力室內部傳熱數值仿真
8.4.3液體發動機燃燒穩定性數值仿真
參考文獻

書摘/試閱



7.1.1燃燒不穩定性表現形式
燃燒不穩定性具有不同的表現形式。由于壓力測量最為方便,燃燒不穩定性通常以壓力變化的周期性為表征。測壓位置可以是在燃燒室內也可以在推進劑供應系統中。值得注意的是,燃燒不穩定造成的室壓振蕩與穩態燃燒的正常室壓脈動不同,二者存在如下區別:①當發生燃燒不穩定時,燃燒室壓力振蕩具有明顯的周期性,振蕩能量集中在某幾個固有頻率的振蕩上,而且燃燒室內不同位置的燃氣振蕩之間具有一定的聯系。在正常的穩態燃燒時,盡管燃燒室壓力也經常存在不同程度的脈動和起伏,但往往是帶有隨機性的,且各位置的燃氣振蕩互不關聯,振蕩能量分散,在某一時間區間這種脈動的總效應趨于零。②當發生燃燒不穩定時,燃燒室壓力的振蕩幅值較大,通常在平均室壓的5%以上,有時甚至可能高達百分之幾十或更高。穩態燃燒時的隨機擾動往往幅值較小。
溫度和傳熱的監測也能夠成功地顯示出燃燒不穩定的發生。埋在室壁內的熱電偶可以感受到壁溫的迅速升高。利用冷卻劑或局部再生冷卻劑,也可得到溫度變化的快速響應。
燃燒不穩定性也使排氣羽流中的馬赫菱形區的軸向位置發生振蕩,這可由高速攝影來測得。馬赫菱形區的振蕩通常與室壓振蕩頻率相一致。有時采用光學技術來監視排氣羽流的光度變化,但光度的變化可能是非常弱的。據估計,羽流中光度振蕩的響應振幅僅為室壓響應振幅的0.1%。測量結果表明,流量或推力的周期性變化也是燃燒不穩定性的一個標志。
7.1.2不穩定燃燒分類
通常,各種燃燒不穩定性的激勵機理是不相同的,相應地,需要采用不同的方法來控制或消除燃燒不穩定性。歷史上,燃燒不穩定性是按其頻率范圍來分類的,但是在低頻、中頻和高頻之間并沒有一個明確的分界線。對燃燒不穩定性僅按頻率來分類會引起許多混亂。一種較好的分類方法是將燃燒不穩定性的種類與其效應、最重要的耦合機理及其消除裝置聯系起來。

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