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第一章 基础流体动力学和化学动力学概要 1

§1 引言 1

目录 1

§2 多组元可反应理想气体混合物的守恒方程 2

§3 一维流动 5

a．非定常情况 5

b．定常状态 7

§4 Shvab-Zeldovich公式 9

§5 界面上的守恒条件 13

§6 进一步阐述燃烧理论所采取的途径的讨论 17

§2 一般的Rankine-Hugoniot方程 19

a．方程的推导 19

第二章 Rankine-Hugoniot关系 19

§1 引言 19

b．冷边界困难 22

c．Rankine-Hugoniot方程的使用 23

§3 简化系统的分析 24

a．Rankine-Hugoniot方程的简化 24

b．无量纲形式 26

c。Hugoniot曲线的性质 27

d．爆震分支的分析 29

e．爆燃分支的分析 30

f．Chapman-Jouguet波的性质 31

§4 把结果推广到任意系统 33

a．§3中的结果的有效范围 33

b．冻结与平衡的声速的比较 34

c．在Chapman-Jouguet点上v∞=ae,∞的证明 35

d．Hugoniot曲线性质小结 37

第三章 扩散火焰和单滴燃烧 38

§1 引言 38

§2 导管中管道出口处的火焰 38

a．问题的定义 38

c．对耦合函数β的组元守恒方程的解 40

b．假设 40

d．火焰形状和火焰高度 42

e．火焰表面近似 43

f．其余近似的有效性 45

g．分析程序的说明 46

§3 导管壁上碳的氧化 46

a．问题的定义 46

b．分析 47

§4 燃料滴在大气中的燃烧 48

a．问题的定义 48

b．假设 49

c．预言燃烧速率的分析 51

d．燃烧速率公式的讨论 54

e．液滴燃烧的其它特性的预言 56

f．燃烧速率公式的修正 57

第四章 喷管流动和声波中的反应 60

§1 引言 60

§2 定常准一维流动中的化学反应 62

a．定常准一维守恒方程 62

b．实际应用的推动 64

c．严格的方法 67

d．对以微量出现的组元A和B的反应A？B的应用 69

e．工程上的办法 72

f．二相喷管流动 73

§3 不定常三维流动中的化学反应 73

a．控制守恒方程，特征面 73

b．定常二维（轴对称和平面）流动的特征线方法 78

c．一维不定常流动的特征线方法 83

d．对有化学反应A？B的二组元可反应理想气体混合物中的一维不定常声波的传播 84

§1 引言 95

第五章 层流火焰理论 95

（Ⅴ）初值问题 95

（Ⅵ）有关的问题 95

（Ⅳ）色散关系 95

（Ⅲ）化成单一的偏微分方程 95

（Ⅱ）线性化 95

（1）预备关系式 95

§2 层流火焰的描述 96

a．实验 96

b．爆燃波的唯象分析 98

§3 数学公式 100

a．引言 100

b．预备性假设和方程组 100

c．进一步简化能量方程的近似 101

d．对双组元混合物中单分子反应的能量方程和扩散方程的简化 103

e．当Le=1时扩散方程的解 104

f．动量方程和组元守恒方程的无量纲形式 105

g．简化数学问题的小结 106

§4 对路易数为1时的单分子分解火焰 107

a．控制方程 107

b．冷边界困难 109

c．VonKármán零级近似 112

d．Zeldovich-Frank-Kamenetski方程 112

e．VonKármán一级近似 113

f．与某些其它近似方法的比较 114

g．叠代程序 115

h．Rosen变分方法 117

i．Spalding的“形心定则” 118

j．特征值上下限的Johnson和Nachbar方法 120

k．Johnson和Nachbar方法同其它方法的比较 122

1．Johnson和Nachbar的叠代程序 123

m．进一步的说明 125

§5 火焰中基的分布 127

a．问题的性质和背景的讨论 127

（Ⅰ）公式（Ⅱ）分析的目的 130

（Ⅲ）文献（Ⅳ）燃烧速度的计算 130

（Ⅴ）进一步讨论的课题 130

b．推广了的定态近似 130

c．反应中间体的控制方程 131

d．推广定态近似应用范围的判据 132

e．控制微分方程的级数解 133

f．一个简化模型 134

g．推广定态近似的有效性的小结 135

第六章 气体爆震 139

§1 引言 139

§2 爆震结构 140

a．控制方程 140

b．控制方程的性质 140

（Ⅰ）奇点的位置 140

c．关于爆燃的几点说明 147

（Ⅲ）积分曲线的一般性质 147

（Ⅱ）奇点邻域的解 147

d．爆震结构的近似解 148

e．爆震结构的讨论 149

f．ZND爆震结构 151

§3 爆震传播速度 153

a．在管道中传播的爆震 153

（Ⅳ）进一步的修正 159

c．驻定的爆震波 159

b．激波管中产生的激波后面的化学反应 159

（Ⅲ）Fay所作的改进 159

（Ⅱ）有关弱爆震的进一步说明 159

（Ⅰ）基本考虑 159

§4 爆震波的其它方面的研究 160

a．从爆燃向爆震的转变 160

b．螺旋爆震 161

c．固体和液体中的爆震 161

d．液雾中的爆震 162

第七章 湍流火焰 168

§1 引言 168

§2 湍流火焰整体性质的测量 169

a．火焰速度 169

c．火焰高度和燃烧效率 173

b．稳定极限 173

（Ⅰ）定常开口火焰（Ⅱ）定常封闭火焰 173

（Ⅲ）不定常球形火焰（Ⅳ）不定常平面火焰 173

§3 细致湍流火焰性质的测量 174

a．纹影和阴影观察 174

b．高速的直接火焰照片 175

c．烟和颗粒示踪照片 175

d．火焰光谱学和光度学 176

e．电测量 177

f．火焰内湍流强度的测量 178

§4 湍流火焰理论 178

a．湍流火焰的力学理论的基础 178

b．目前的力学理论的相对优点 180

c．皱折层流火焰的基本研究 181

d．把皱折层流火焰的结果推广到湍流火焰 183

e．结束语 184

第八章 点火、熄火和可燃极限 191

§1 引言 191

§2 最小点火能和熄火距离 192

§3 基于热损失的可燃极限 194

a．引言 194

b．简化模型的分析 195

c．结果的讨论 199

§1 引言 205

§2 固体推进剂的定常爆燃 205

第九章 固体推进剂的爆燃；固体和液体推进剂火箭中的燃烧不稳定性 205

a．问题的描述 205

（Ⅰ）两个火焰速率的存在 205

（Ⅴ）熄火距离 205

（Ⅳ）热损失常数的估算 205

（Ⅲ）可燃的压力极限 205

（Ⅱ）可燃的浓度极限 205

b．气化作为速率控制过程 206

c．由于反应物分子返回固体而引起的修正 209

d．气相反应作为速率控制过程 211

e．燃烧速率对压力的依赖关系 214

f．其它速率控制过程 216

g．浸蚀燃烧 218

§3 燃烧不稳定性 219

a．固体推进剂火箭发动机中的振荡 219

b．声导纳 223

c．燃烧表面对声波谐振的响应 224

d．时滞；液体火箭发动机中的振荡燃烧 227

第十章 单一推进剂液滴的燃烧 233

§1 引言：问题的描述 233

§2 基本方程；边界条件 235

§3 简化模型的准确结果 237

§4 完整模型的近似结果 240

§5 数值结果 242

§6 实验、比较和讨论 246

第十一章 液雾燃烧 251

§1 引言 251

§2 液雾统计学 251

a．颗粒大小和形状 251

b．分布函数 252

c．液雾方程 253

b．简化的液雾方程 254

a．模型 254

§3 液体火箭发动机燃烧的简化模型 254

c．？j和？j对？的依赖关系 255

d．液雾方程的解 256

e．燃烧效率 256

f．滴尺寸分布 257

g．函数H（a,b,c,z） 258

h．某些液雾性质 260

i．对一般化的Rosin-Rammler形式的初始分布的燃烧效率 261

§4 定常状态的守恒方程 263

a．问题的提出 263

c．组元守恒方程 264

b．总体连续方程 264

d．动量守恒方程 265

e．能量守恒方程 266

t．问题的解法 267

§5 简化守恒方程组 267

a．假设 267

b．总体连续方程 268

c．组元守恒方程 269

d．动量守恒方程 269

e．能量守恒方程 270

a．模型 271

§6 液体火箭发动机燃烧的推广了的模型 271

b．液雾方程 272

c．液滴蒸发速率 272

d．滴阻力 273

e．连续方程 274

f．无量纲变数；数学方面 274

g．解 275

h．x*的数值 276

§7 复相层流火焰 277

a．描述 277

b．总体连续方程和液雾方程 278

c．组元守恒方程 279

d．动量方程 280

e．能量方程 280

f．状态方程 281

g．液体温度 282

h．数学问题和边界条件 282

i．当路易数等于1时的简化 283

j．单一弥散液雾的简化 283

k．无量纲变量 284

l．冷边界困难 285

m．解 285

n．燃烧速率的性质 287

o．实验与比较 288

p．结论 289

第十二章 边界层化学反应 291

§1 引言 291

§2 关于有化学反应、定常、二维层流流动边界层近似 292

a．简化控制方程的推导 292

b．补充简化 295

c．推广 295

d．不可压缩边界层方程的转换 297

e．粘度与温度的关系 298

a．问题的定义 299

§3 Emmons问题 299

b．边界条件 300

c．解 302

d．结果及讨论 304

e．作用于平板的力 306

f．有关研究 307

§4 Marble-Adamson问题 309

a．问题的定义 309

b．边界条件 310

c．局部解 310

e．燃料守恒方程的解法 312

d．　等速情况 312

f．结果 315

g．渐近的火焰展开区域 316

h．火焰附着的准则 319

i．钝体火焰稳定作用的应用 325

j．有关的研究 326

附录A热力学和统计力学应用结果提要 331

§1 引言 331

§2 一般热力学结果 331

a．热力学定律 331

b．热力学函数 332

a．基础 334

§3 统计力学的有关结果 334

b．结果提要 335

c．配分函数的计算 337

§4 化学平衡 339

a．一般平衡条件 339

b．相平衡 340

c．理想气体的反应 342

d．非理想气体的反应 343

e．在凝聚相中的反应 344

f．非均相反应 345

g．平衡组成的计算 346

a．反应热定义 347

§5 反应热 347

b．微分反应热 348

c．生成热等 349

d．Kirchhoff和Van'tHoff方程 351

e．绝热火焰温度 353

§6 凝聚相 353

a．相律 353

b．双元混合物的蒸气压 355

c．双元混合物的沸点 357

d．双元混合物的蒸气压与温度关系 358

e．溶液的综合特性 360

a．定律的陈述 363

§2 质量作用定律 363

附录B化学动力学综述 363

§1 引言 363

b．复合反应，平衡常数 364

c．反应级和分子度 366

§3 反应机理 367

a．一般方法 367

b．一级反应和单分子反应 367

c．高级反应 369

d．逆反应 370

e．链式反应及有关过程 371

（Ⅲ）反应中间体的定常状态近似 377

f．催化 377

（Ⅰ）反应的各种类型 377

（Ⅱ）近似速率表达式 377

§4 比反应速率常数的确定 378

a．Arrhenius定律 378

b.活化能 379

c．碰撞反应速率理论 380

d．绝对反应速率理论 382

e．绝对速率理论与碰撞理论的比较 384

g．反应速率理论的近代发展 386

f．绝对反应速率理论的其它应用 386

§5 复相过程的速率 387

a．对所考虑的复相过程的描述 387

b．级（A）或（E）速率控制 387

e．级（B）或（D）速率控制 388

d．级（C）速率控制 390

附录C连续介质守恒方程的推导 395

§1 引言 395

§2 定义和基本数学关系式 396

§3 连续性方程 398

§4 动量方程 399

§5 能量方程 402

§6 在关于独立共存连续介质推导的守恒定律和关于多组元气体混合物的运动论结果之间的比较 404

a．运动论的定义 404

b．守恒方程的比较 406

§7 方程（6）的证明 407

附录D守恒方程的分子运动论推导 410

§1 引言 410

§2 速度分布函数和玻尔兹曼方程 410

§3 流体动力学变量的定义 411

§4 变化方程 416

§5 叠加的不变量 416

b．动量守恒方程 417

§6 宏观守恒方程 417

a．总连续性方程 417

c．能量守恒方程 418

d．组元守恒方程 419

e．提要 419

附录E输运特性 421

§1 引言 421

§2 碰撞积分 422

§3 扩散 423

a．多组元扩散方程的物理推导 423

b．简化扩散方程 426

c．双元扩散系数 427

d．多组元扩散系数 428

e．热扩散系数 428

§4 输运过程的基本处理 429

§5 粘度 431

a．粘性系数 431

b．压力张量 432

§6 热流 432

a．热传导系数 432

b．热流矢量 434

§7 输运系数的无量纲比值 435