燃烧理论 化学反应流动系统的基础理论 第2版PDF电子书下载

第一章 流体动力学和化学动力学的有关方面的概述 1

1.1 多组元有反应理想气体混合物的守恒方程 2

1.2 一维流动 5

1.2.1 非定常流动 5

1.2.2 定常流动 8

1.3 耦合函数 10

1.4 界面上的守恒条件 15

1.5 燃烧理论进一步发展所采取途径的讨论 20

2.1 一般的Rankine-Hugoniot方程 21

2.1.1 方程的推导 21

第二章 Rankine-Hugoniot关系 21

2.1.2 冷边界困难 24

2.1.3 Rankine-Hugoniot方程的使用 25

2.2 简化系统的分析 26

2.2.1 Rankine-Hugoniot方程的简化 26

2.2.2 无量纲形式 28

2.2.3 Hugoniot曲线的性质 29

2.2.4 对爆震分支的分析 30

2.2.5 对爆燃分支的分析 30

2.2.6 Chapman-Jouguet波的性质 33

2.3.2 冻结音速与平衡音速的比较 36

2.3 结果向任意系统的推广 36

2.3.1 2.2节中的结果的有效范围 36

2.3.3 在Chapman-Jouguet点上？=？的证明 38

2.3.4 Hugoniot曲线性质的小结 40

第三章 扩散火焰和液滴燃烧 41

3.1 导管管道出口处的火焰 42

3.1.1 问题的定义 42

3.1.2 假设 42

3.1.3 耦合函数β的组元守恒方程的解 43

3.1.4 火焰形状和火焰高度 45

3.1.5 火焰表面近似 47

3.1.6 其余近似的有效性 48

3.1.7 关于公式和分析的说明 49

3.2 导管壁上碳的氧化 51

3.2.1 问题的定义 51

3.2.2 碳燃烧的特性 52

3.2.3 分析 54

3.3 燃料颗粒在氧化性介质中的燃烧 56

3.3.1 问题的基本情况和定义 56

3.3.2 假设 58

3.3.3 预言燃烧速率的分析 60

3.3.4 燃烧速率公式的讨论 63

3.3.5 液滴燃烧的其他特性预估 65

3.3.6 液滴燃烧的进一步真实化 67

3.4 火焰薄层的结构 74

3.4.1 结构问题的研究 74

3.4.2 混合分数变量 78

3.4.3 活化能渐近法 82

3.4.4 着火和熄火 87

3.5 单元推进剂滴的燃烧 92

4.1 着火延滞和充分搅拌的反应器 94

第四章 可忽略分子输运的流动中的反应 94

4.2 定常准一维流动中的反应 98

4.2.1 定常准一维守恒方程 98

4.2.2 火箭发动机的比冲 101

4.2.3 近平衡和近冻结流动 103

4.2.4 对组元A和B仅以微量出现的A？B反应中的应用 105

4.2.5. 反应的冻结 108

4.2.6. 喷管两相流动 109

4.3 非定常三维流动中的反应 112

4.3.1 守恒方程；特征面 112

4.3.2 定常二维(轴对称和平面)流动的特征线方程 117

4.3.3 一维非定常流动的特征线方法 123

4.3.4 对有化学反应A？B的二元化学反应理想气体混合物中的一维非定常声传播 124

4.3.4.1 预备关系式 124

4.3.4.2 线性化 125

4.3.4.3 简化成单一的偏微分方程 126

4.3.4.4 色散关系 128

4.3.4.5 初值问题 129

4.3.4.6 有关的问题 132

第五章 层流火焰理论 133

5.1.1 实验 134

5.1 层流火焰的描述 134

5.1.2 爆燃波的唯象分析 137

5.2 数学公式 139

5.2.1 引言 139

5.2.2 预先的假设和方程组 139

5.2.3 对能量方程进一步简化的近似 141

5.2.4 二元混合物中单分子反应的能量方程和扩散方程的化简 142

5.2.5 Le=1时扩散方程的解 144

5.2.6 动量方程和组元守恒方程的无量纲形式 144

5.3.1 控制方程 146

5.3 Le为1的单分子分解火焰 146

5.2.7 简化数学问题的小结 146

5.3.2 冷边界困难 148

5.3.3 燃烧速率本征值的范围 153

5.3.4 迭代过程和变分方法 155

5.3.5 Zel dovlell Prank-Kamenetskii 和 Von Kármán的近似 157

5.3.6 强温度相关速率的渐近分析 159

5.3.7 其他火焰的推广 165

5.4.1 问题的基本情况和性质的讨论 170

5.4.1.1 公式 170

5.4 多步化学反应的火焰 170

5.4.1.2 分析的目的 172

5.4.1.3 文献 173

5.4.1.4 燃烧速度计算 176

5.4.2 推广的定常近似 178

5.4.3 反应中间物的守恒方程 179

5.4.4 推广的定常近似的可用性判据 180

5.4.5 检验定常近似的分析方法 181

5.4.6 各种火焰结构理论的评述 183

第六章 爆震现象 185

6.1.2 控制方程的性质 186

6.1.1 控制方程 186

6.1 平面爆震结构 186

6.1.2.1 奇点的位置 187

6.1.2.2 奇点邻域的解 190

6.1.2.3 积分曲线的一般性质 192

6.1.3 关于爆燃的几点说明 193

6.1.4 爆震结构的近似解 195

6.1.5 关于爆震波结构的讨论 196

6.1.6 ZND爆震结构 199

6.2 在管道中移动着的爆震波的传播速度 202

6.2.1 对平面波的基本考虑 202

6.2.2 有关弱爆震的进一步说明 203

6.2.3 管壁的影响 204

6.2.4 与冻结音速和平衡音速有联系的混淆 206

6.2.5 三维结构的影响 208

6.2.6 激波管中激波后的化学反应 208

6.3 爆震波的横向结构 209

6.3.1 螺旋爆震和稳定性考虑 209

6.3.2 横向结构理论 213

6.3.3 驻定爆震波 217

6.3.4 可爆震极限和冷熄厚度 218

6.4 固体、液体和液雾中的爆震 225

6.3.5 从爆燃向爆震的转变 225

第七章 固体推进剂的燃烧 228

7.1 均质固体的稳态燃烧描述 229

7.2 过渡态理论的应用 231

7.3 界面上的平衡方法 234

7.4 由凝聚相反应速率控制的燃烧 237

7.5 由气相反应速率控制的燃烧 242

7.6 弥散现象及其它影响 248

7.7 异质推进剂的燃烧 250

7.8 侵蚀燃烧 257

第八章 着火、熄火及可燃极限 261

8.1 最小点火能和冷熄距离 263

8.2 有热损失的预混火焰 267

8.2.1 分析方法 267

8.2.2 两个火焰速度的存在 273

8.2.3 可燃浓度极限 274

8.2.4 可燃压力极限 275

8.2.5 热损失估算 276

8.3 着火理论中的活化能渐近法 281

第九章 燃烧不稳定性 289

9.1.1 振荡方式 290

9.1 固体推进剂火箭发动机中的声学不稳定性 290

9.1.2 声能的守恒 293

9.1.3 声导纳 297

9.1.4 阻尼机理 300

9.1.4.1 相对重要性 300

9.1.4.2 喷管阻尼 301

9.1.4.3 壁阻尼 303

9.1.4.4 均质阻尼 305

9.1.4.5 固体振动 305

9.1.4.6 张弛阻尼 308

9.1.4.7 颗粒阻尼 309

9.1.5 放大机理 311

9.1.5.1 相对重要性 311

9.1.5.2 放大准则 312

9.1.5.3 时滞理论 315

9.1.5.4 燃烧响应 316

9.1.5.5 异质性效应 320

9.1.6 非线性效应 321

9.2 燃烧固体的固有振荡 326

9.3 液体推进剂火箭发动机中的振荡燃烧 335

9.4 燃烧装置中的系统不稳定性 338

9.5.1 由渐近方法得出的公式 341

9.5 预混火焰中水力学的和扩散的不稳定性 341

9.5.2 网眼状火焰 351

9.5.2.1 体积力不稳定性 351

9.5.2.2 水力学的不稳定性 354

9.5.2.3 扩散-热不稳定性 359

第十章 湍流火焰理论 369

10.1 概率描述 371

10.1.1 概率密度泛函 371

10.1.2 平均 373

10.1.3 概率密度函数的性质 377

10.1.4 Fourier分解 382

10.1.5 湍流尺度 385

10.2 湍流扩散火焰 390

10.2.1 分析对象 390

10.2.2 耦合函数的应用 392

10.2.3 微量组元的产生 401

10.2.4 平均热释放率 404

10.2.5 变形对火焰薄层的影响 408

10.3 湍流预混火焰 411

10.3.1 分析的对象 411

10.3.2 变形对层流火焰的影响 415

10.3.3 皱折层流火焰理论 424

10.3.4 湍流火焰速度 431

10.3.5 高强度或小尺度湍流中的火焰 439

第十一章 喷雾燃烧 444

11.1 喷雾统计学 446

11.1.1 颗粒尺寸和形状 446

11.1.2 分布函数 447

11.1.3 喷雾方程 447

11.2 液体推进剂火箭发动机燃烧的简化模型 448

11.2.1 模型 448

11.2.2 简化的喷雾方程 449

11.2.3 喷雾方程的解 450

11.2.4 液滴尺寸分布 452

11.2.5 燃烧效率和其它喷雾性质 454

11.3 稀薄喷雾守恒方程 458

11.3.1 问题的提出 458

11.3.2 总体连续性 458

11.3.3 组元守恒 459

11.3.4 动量守恒 460

11.3.5 能量守恒 461

11.4.1 假设 462

11.4 简化守恒方程组 462

11.3.6 公式的注释 462

11.4.2 总体连续性 463

11.4.3 组元守恒 464

11.4.4 动量守恒 464

11.4.5 能量守恒 465

11.5 液体推进剂火箭发动机燃烧的推广模型 466

11.5.1 模型 466

11.5.2 喷雾方程 467

11.5.3 液滴蒸发速率 468

11.5.6 问题的解 469

11.5.5 连续性 469

11.5.4 液滴阻力 469

11.5.7 完全燃烧要求的室长 471

11.6 喷雾中的层流火焰传播 472

11.6.1 描述 472

11.6.2 总体连续方程和喷雾方程 475

11.6.3 组元守恒方程 476

11.6.4 动量与能量守恒方程 477

11.6.5 数学问题和边界条件 479

11.6.6 问题的解 480

11.7 喷雾的透射与云雾燃烧 481

第十二章 火焰附着和火焰蔓延 484

12.1 有化学反应的层流流动边界层近似 485

12.1.1 简介控制方程的推导 485

12.1.2 推广 488

12.2 氧化性气流中燃料平板的燃烧 495

12.2.1 问题的定义 495

12.2.2 边界条件 496

12.2.3 解 498

12.2.4 燃烧速率 500

12.2.5 作用在平板上的力 501

12.2.6 有关的研究 502

12.3 火焰稳定的机理 503

12.4 火焰蔓延过程 510

附录A 热力学和统计力学常用结论提要 518

A.1 一般热力学结果 518

A.1.1 热力学定律 518

A.1.2 热力学函数 519

A.2 统计力学的有关结果 521

A.2.1 基础知识 521

A.2.2 结果提要 522

A.2.3 配分函数的计算 524

A.3.1 一般平衡条件 526

A.3 化学平衡 526

A.3.2 相平衡 528

A.3.3 理想气体反应 529

A.3.4 非理想气体反应 530

A.3.5 凝聚相中的反应 531

A.3.6 异相反应 533

A.3.7 平衡组分的计算 533

A.4 反应热 535

A.4.1 反应热定义 535

A.4.2 微分反应热 536

A.4.3 生成热和其它特性 538

A.4.4 Kirchhoff 和 Van t Hoff方程 539

A.4.5 绝热火焰温度 541

A.5 凝聚相 542

A.5.1 相律 542

A.5.2 双元混合物的蒸汽压 543

A.5.3 双元混合物的沸点 546

A.5.4 双元混合物的蒸汽压与温度的关系 547

A.5.5 溶液的综合特性 548

B.1 质量作用定律 551

B.1.1 定律的陈述 551

附录B 化学动力学综述 551

B.1.2 多步反应，平衡常数 552

B.2 反应机理 556

B.2.1 一般方法 556

B.2.2 一级反应和单分子反应 556

B.2.3 更高级反应 558

B.2.4 逆反应 559

B.2.5 链锁反应和有关过程 561

B.2.5.1 引发，传播和终止步骤 561

B.2.5.2 定常状态和部分平衡近似 562

B.2.5.3 分支链锁爆炸 568

B.2.5.4 热爆炸 574

B.2.5.5 烃燃烧动力学 580

B.2.6 催化 582

B.3 比反应速率常数的确定 584

B.3.1 Arrhenius定律 584

B.3.2 活化能 584

B.3.3 碰撞反应速率理论 586

B.3.4 过渡态理论 588

B.3.5 过渡态理论和碰撞理论的比较 590

B.3.6 过渡态理论的其它应用 592

B.3.7 反应速率理论的近代发展 593

B.4 异相过程的速率 594

B.4.1 对要讨论的异相过程的描述 594

B.4.2 气体输运速率控制 594

B.4.3 吸附或解吸速率控制 595

B.4.4 表面反应速率控制 597

附录C 连续介质守恒方程的推导 601

C.1 定义和基本数学关系式 602

C.2 连续方程 604

C.3 动量方程 606

C.4 能量方程 608

C.5 独立共存连续介质推导的守恒定律和多组分气体混合物运动理论结果之间的比较 610

C.5.1 运动理论的定义 611

C.5.2 守恒方程的比较 613

C.6 方程(6)的证明 614

附录D 守恒方程的分子运动论推导 616

D.1 速度分布函数和Boltzmann方程 616

D.2 流体动力学变量的定义 617

D.3 变化方程 622

D.4 总和不变量 622

D.5.2 动量守恒方程 623

D.5.1 总体连续方程 623

D.5 宏观守恒方程 623

D.5.3 能量守恒方程 624

D.5.4 组元守恒方程 625

D.5.5 小结 626

附录E 输运特性 627

E.1 碰撞积分 628

E.2 扩散 630

E.2.1 多组发扩散方程的物理推导 630

E.2.2 简化扩散方程 633

E.2.3 双元扩散系数 634

E.2.4 多组分扩散系数 635

E.2.5 热扩散系数 637

E.3 输运方程的统一基本处理 638

E.4 粘性 640

E.4.1 粘性系数 640

E.4.2 压力张量 641

E.5 热通量 642

E.5.1 热传导系数 642

E.5.2 热通量矢量 643

E.6 输运系数的无量纲比值 647

参考文献 649