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第一章 绪论1

1.1经典流体动力学理论概述1

1.2计算流体力学简介5

1.3超声速流动中燃烧现象模拟的重要意义7

1.3.1高超声速飞行器外部高温环境形成的非平衡流动7

1.3.2超声速／高超声速飞行器内外流干扰流动8

1.3.3高超声速流动中组织高效燃烧问题10

1.3.4高超声速飞行器再入大气层过程的流动12

1.4超声速流动中燃烧现象数值模拟的困难12

1.5本书内容15

第二章 高温气体的分类和热力学特性18

2.1完全气体及其内能18

2.1.1完全气体概念18

2.1.2单一组分气体微团的热力学特性20

2.1.3完全气体内能与焓21

2.2混合气体的状态参数和完全气体种类23

2.2.1混合气体状态参数23

2.2.2单一组分完全气体分类25

2.2.3多组分完全气体分类27

2.3混合气体的焓、生成焓和熵30

2.3.1混合气体的焓和生成焓30

2.3.2混合气体的熵32

2.3.3混合气体中熵的计算35

2.4化学动力学模型37

2.5混合气体的自由能及反应平衡常数41

2.5.1混合气体的自由能41

2.5.2反应平衡常数的计算44

第三章 基本方程47

3.1包含两相流和反应流的流体动力学基本方程47

3.1.1质量守恒方程48

3.1.2动量守恒方程50

3.1.3能量守恒方程51

3.1.4化学反应与两相流相关模型53

3.2冻结流、平衡流和非平衡流55

3.3分子输运系数的理论模型59

3.4气相计算的控制方程62

3.4.1控制方程62

3.4.2无量纲处理过程64

3.5固相计算的控制方程69

3.6统一算法的出发方程73

3.7计算化学非平衡源项引出的刚性问题76

3.8计算两相流引出的问题79

3.9湍流模型问题81

3.10相似准则简单讨论83

3.10.1非平衡流和两相流模型83

3.10.2异质流模型85

第四章 计算方法基础87

4.1时间分裂法87

4.1.1齐次偏微分方程时间分裂87

4.1.2非齐次偏微分方程时间分裂90

4.2NND2M差分格式94

4.3坐标变换99

4.4薄层近似102

4.5任意坐标系下通量Steger-Warming分裂104

第五章 非平衡、湍流、两相流的统一算法107

5.1出发方程的时间分裂法107

5.2流动算子求解方法110

5.3反应算子求解方法111

5.4两相流算子求解方法114

5.5软件平台简介115

第六章 流动算子求解器及其在复杂流场模拟应用119

6.1非定常计算方法验证119

6.1.1一维激波管问题119

6.1.2激波管产生的运动激波122

6.1.3空气中冲击波传播过程123

6.2喷流模拟127

6.2.1逆向喷流127

6.2.2碰撞喷流129

6.3湍流模型验证132

6.3.1塞式喷管132

6.3.2细长体绕流136

第七章 非平衡流计算方法验证138

7.1实验模型简介138

7.1.1激波诱导燃烧138

7.1.2超燃冲压加速器141

7.2超爆轰流场计算141

7.3冲压加速器非平衡流动数值模拟145

7.4亚爆轰流场计算147

7.5跨爆轰流场的计算148

7.6其他计算方法150

第八章 火箭发动机羽流干扰流场模拟153

8.1真实气体效应研究153

8.1.1计算过程简介154

8.1.2计算结果及分析155

8.1.3计算结果159

8.2导弹羽流宽度计算159

8.2.1计算过程简介160

8.2.2计算结果161

8.3航天飞机底部压力的热喷流效应162

8.3.1背景162

8.3.2计算过程简介165

8.3.3计算结果166

第九章 高超声速主流中的横向喷流干扰效应研究169

9.1前言169

9.1.1应用背景169

9.1.2横喷干扰流场特点171

9.1.3研究难点和数值模拟现状173

9.2量热完全气体横喷干扰模拟174

9.2.1实验模型和过程简介174

9.2.2计算结果及分析176

9.3横喷干扰中热喷流效应的模拟180

9.3.1实验模型和过程简介181

9.3.2异质流模型计算结果和分析182

9.3.3非平衡流模型计算结果和分析184

9.3.4两相流模型计算结果和分析185

9.4尾翼布局导弹外形的横喷干扰研究187

9.4.1计算外形和网格187

9.4.2飞行模型的冷喷流状态模拟189

9.4.2非定常流动特性和异质流效应197

第十章 包含运动激波的流动模拟201

10.1固体火箭发动机尾喷流的模拟201

10.1.1火箭发动机喷流与防护板干扰流场的模拟201

10.1.2多喷管火箭发射过程的模拟204

10.2冲击波在复杂地形中的传播206

10.2.1实验过程的模拟206

10.2.2爆炸波在复杂山地环境传播过程模拟208

10.3固体火箭发动机点火冲击波与裂纹作用机理209

10.3.1背景209

10.3.2计算过程211

10.3.3简单小结212

附录A：任意多块对接网格与内边界自动处理方法213

附录B：零升力状态下压心计算方法224

附录C：化学反应动力学模型系数228

附录D：组元特性曲线230

参考文献232