高超聲速真實氣體流動

《高超聲速真實氣體流動》是2021年科學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：高超聲速真實氣體流動
• 出版時間：2021年12月1日
• 出版社：科學出版社
• ISBN：9787030705556

內容簡介

《高超聲速真實氣體流動》以“非理想”氣體流動和傳熱為背景，介紹了高超聲速真實氣體流動的基礎及理論研究進展。基礎部分包括高超聲速真實氣體的基本概念與控制方程、高溫凍結和非平衡的流動模型。理論研究進展部分以高超聲速鈍頭體流動和平板邊界層流動為對象，闡述了稀薄氣體效應、非平衡真實氣體效應對駐點熱流、平板熱流及摩阻的影響規律。

圖書目錄

叢書序

前言

第1章緒論1

1.1高超聲速飛行器分類與相應流動特性1

1.2新型巡航飛行器與稀薄氣體非平衡流動4

1.3稀薄氣體非平衡流動理論研究簡介7

1.3.1稀薄氣體效應7

1.3.2非平衡真實氣體效應10

1.3.3稀薄氣體效應和真實氣體效應的耦合11

參考文獻13

第2章分子動理論16

2.1簡化的氣體分子模型17

2.1.1物質結構的原子分子學說17

2.1.2理想氣體的壓強公式18

2.1.3溫度的本質20

2.1.4分子的均方速度和均方根速度21

2.2碰撞頻率與平均自由程22

2.3速度分布函式與Boltzmann方程25

2.3.1分子的速度分布函式25

2.3.2巨觀量的表達26

2.3.3Boltzmann方程30

2.4Maxwell分布和氣體平衡態34

2.4.1Maxwell分布34

2.4.2氣體平衡態38

2.5ChapmanEnskog理論47

2.5.1ChapmanEnskog展開48

2.5.2Euler方程48

2.5.3NavierStokes方程49

2.5.4Burnett方程50

2.6輸運現象51

2.6.1動量輸運53

2.6.2能量輸運53

2.6.3質量輸運54

2.6.4輸運係數54

參考文獻57

第3章高溫真實氣體流動方程59

3.1氣體的分類及狀態方程59

3.1.1真實氣體與熱完全氣體59

3.1.2熱完全氣體的狀態方程60

3.1.3高溫氣體的分類64

3.2熱力學基本定律和概念68

3.2.1氣體的內能68

3.2.2熱力學第一定律、焓和比熱71

3.2.3熱力學第二定律和熵73

3.3高溫氣體的熱力學特性74

3.3.1基本熱力學函式74

3.3.2化學反應氣體的平衡條件與組分78

3.3.3多組元平衡化學反應氣體的熱力學特性83

3.4高溫氣體的振動和化學非平衡85

3.4.1振動弛豫過程和振動速率方程85

3.4.2化學非平衡和反應速率方程89

3.4.3振動離解反應耦合機制92

3.5高溫氣體流動的控制方程94

3.5.1擴散速度和質量擴散通量94

3.5.2混合氣體的熱傳導和擴散傳熱95

3.5.3控制方程組99

3.5.4邊界條件106

參考文獻110

第4章氣體的凍結流動與平衡流動111

4.1凍結流動113

4.1.1無黏凍結流動的熱力學特性113

4.1.2無黏凍結流與平衡流的比較116

4.2平衡氣體的激波與膨脹波117

4.2.1平衡正激波和斜激波118

4.2.2平衡比熱和平衡聲速124

4.2.3平衡普朗特邁耶（PrandtlMeyer）膨脹流129

4.3平衡邊界層流動與傳熱131

4.3.1邊界層方程的相似變換131

4.3.2離解空氣的二元模型135

4.3.3平衡邊界層駐點傳熱139

4.3.4凍結邊界層駐點傳熱142

參考文獻147

第5章高超聲速稀薄氣體流動149

5.1駐點稀薄流動149

5.1.1問題的描述149

5.1.2問題分析和研究思路152

5.1.3稀薄流動中的非線性傳熱152

5.1.4稀薄流動判據154

5.1.5流場結構特徵理論分析158

5.1.6流動領域劃分與流場結構特徵161

5.1.7各領域氣動加熱特徵和橋函式估算公式163

5.1.8稀薄流動判據的推廣和討論166

5.2平板流動的非線性剪下和非線性傳熱169

5.2.1經典連續流理論——層流邊界層170

5.2.2速度滑移理論172

5.2.3解決問題的思路173

5.2.4Burnett方程二階摩阻與熱流174

5.2.5摩阻和熱流分布的近似理論182

5.2.6壁面溫度對稀薄氣體效應的影響184

5.2.7摩阻與熱流的比擬關係186

5.3鈍頭體壁面剪下和傳熱的比擬關係188

5.3.1問題描述與研究現狀188

5.3.2連續流中的摩阻和熱流之比（鈍頭體表面的摩阻熱流比擬關係）189

5.3.3稀薄氣體流動中的非線性剪下和傳熱197

5.4小結201

參考文獻202

第6章高超聲速非平衡流動205

6.1正激波後化學非平衡流動206

6.1.1問題的描述206

6.1.2物理模型的建立207

6.1.3離解複合化學反應速率方程210

6.1.4激波後氣體化學非平衡流動特徵分析213

6.2非平衡邊界層流動與傳熱221

6.2.1問題的描述與建模222

6.2.2問題分析和研究思路225

6.2.3前緣駐點線上能量傳遞模型的驗證227

6.2.4駐點邊界層外的離解非平衡流動230

6.2.5不同參數條件下的離解非平衡特性237

6.2.6駐點邊界層內的複合非平衡流動242

6.3非平衡真實氣體效應橋函式公式244

6.3.1駐點熱流的橋函式公式244

6.3.2真實氣體流動相似律246

6.3.3橋函式的工程套用247

6.4化學能適應對非平衡流動和催化加熱250

6.4.1壁面的能量適應分析251

6.4.2駐點傳熱的理論建模253

6.4.3非平衡駐點邊界層傳熱的統一理論框架256

6.4.4模型驗證261

6.5小結266

參考文獻268