固体火箭发动机传热学PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1　固体火箭发动机中的传热现象 1

1.2　热量传递的基本形式 2

1.3　量纲与单位 4

第2章　传热学基础 6

2.1　热传导 6

2.1.1　导热定律 6

2.1.2　导热系数 7

2.2　热对流 7

2.2.1　牛顿冷却定律 8

2.2.2　对流换热微分方程 8

2.2.3　对流换热系数 8

2.3　热辐射 9

2.4　初始条件和边界条件 10

2.4.1　初始条件 10

2.4.2　边界条件 10

第3章　一维传热计算 12

3.1　一维稳定热传导 12

3.1.1　导热微分方程 12

3.1.2　单层与多层平壁的热传导 13

3.1.3　圆筒壁面和球壁面的热传导 15

3.1.4　有内热源时的热传导 16

3.1.5　几种特殊传热问题的处理方法 17

3.2　一维不稳定热传导 18

3.2.1　不稳定导热在特殊情况下的解法 18

3.2.2　对流边界条件下的解法 20

3.3　对流换热 27

3.3.1　影响对流换热的主要因素 27

3.3.2　速度边界层和热边界层 29

3.3.3　对流换热微分方程组 30

3.3.4　相似准则 31

3.3.5 平板上受迫流动的换热 32

3.3.6　管内受迫流动的换热 35

3.3.7　自由对流换热 41

3.4　辐射换热 45

3.4.1　热辐射的一般概念 45

3.4.2　热辐射的基本定律 48

3.4.3　黑体表面间的辐射换热 57

3.4.4　灰体表面间的辐射换热 66

3.4.5　气体的热辐射 70

3.5　复合换热 78

3.5.1　总换热系数与总传热系数 78

3.5.2　通过平壁和圆筒壁的传热 80

第4章 固体火箭发动机中传热的基本知识4.1　固体火箭发动机中传热的特点及分析方法 85

4.1.1 固体火箭发动机内各区域的换热特点 87

4.1.2　研究发动机传热的目的和方法 88

4.2　燃气的热力参数 88

4.2.1　质量守恒方程 89

4.2.2　吉布斯（Gibbs）自由能判据方程 89

4.2.3　热力计算方程组 90

4.2.4　基本热力学导数 91

4.2.5　平衡流动的热力参数确定 92

4.2.6　热力参数计算的数值方法 94

4.3　燃气的输运系数 95

4.3.1　输运系数计算模型 96

4.3.2　温度对输运系数的影响 97

第5章 固体火箭发动机中的热传导 100

5.1　燃烧室壁的热传导 100

5.1.1　燃烧室壁面温度计算 100

5.1.2　燃烧室壁厚与传热量的关系 102

5.2　喷管壁面的热传导 103

5.3　中间底壁面的热传导 105

第6章 固体火箭发动机中的对流传热6.1　固体火箭发动机中的对流传热计算 107

6.1.1 自由对流传热 107

6.1.2　强迫对流传热 108

6.1.3　高速强迫对流传热 111

6.1.4　涡旋对流传热 111

6.2 固体火箭发动机对流传热的影响因素与修正 113

6.2.1　压强跳动对对流传热的影响 114

6.2.2　压强变化对对流传热的影响 116

6.3　固体火箭发动机中两相流动的对流传热 120

第7章 固体火箭发动机中的辐射换热与复合换热7.1　固体火箭发动机的辐射换热 123

7.2　固体火箭发动机的总换热系数 127

7.2.1　燃烧室的总换热系数 127

7.2.2　喷管的总换热系数 128

7.2.3　总换热系数的平均值 129

7.2.4　总换热系数的有效值 130

7.2.5　总换热系数的平均有效值 132

7.3　燃烧室中的热损失 136

第8章 固体火箭发动机燃烧室的热防护8.1　燃烧室的热防护材料 141

8.1.1　耐热隔热层 142

8.1.2　消融隔热层 144

8.1.3　隔热层材料的选择 147

8.2　燃烧室的受热影响分析 148

8.2.1　发动机尺寸及工作压强对室壁受热的影响 148

8.2.2　无热防护时发动机的极限工作时间 152

8.2.3　消融隔热层计算模型 154

8.3　隔热层设计 156

8.3.1　耐热隔热层厚度的确定 157

8.3.2　消融隔热层厚度的确定 161

第9章 固体火箭发动机喷管的热防护9.1　热防护材料 167

9.1.1　高熔点金属 169

9.1.2　石墨 170

9.1.3　碳／碳复合材料 173

9.1.4　增强材料 173

9.2　喷管的烧蚀现象 174

9.3　喷管的沉积现象及其影响因素 178

9.4　简单喷管的传热与计算 179

9.4.1　喷管的允许工作时间 179

9.4.2　喷管的极限工作时间 180

9.5　喷管的热防护设计 183

9.5.1　热防护原理 183

9.5.2　喷管的烧蚀冷却模型 184

9.5.3　烧蚀喷管附面层损失计算 188

9.5.4　高硅氧／酚醛热防护工程计算 192

9.5.5　碳／碳复合材料喉衬热化学烧蚀工程计算 197

9.5.6　碳／酚醛热防护工程计算 203

9.5.7　关于Al2O3颗粒侵蚀问题的讨论 204

9.5.8　喷管热防护设计中注意的问题 204

第10章　热传导问题的非傅里叶分析10.1　瞬态热传导的宏观物理现象分析 208

10.2　通用傅里叶定律 210

10.3　热量传播速度为有限值时的热传导微分方程 211

10.3.1　强瞬态热传导问题 212

10.3.2　超瞬态热传导问题 212

10.3.3　不同类型的热传导微分方程 213

10.4　瞬态热传导问题的非傅里叶分析 214

10.4.1　强瞬态热传导问题 214

10.4.2　超瞬态热传导问题 217

10.5　热冲击问题的非傅里叶分析 220

10.5.1　热应力问题的数学描述 221

10.5.2　热冲击问题的数学描述 223

10.5.3　热冲击问题的非傅里叶分析 224

第11章　计算传热学 228

11.1　求解域及控制方程组的离散方法 228

11.1.1　传热控制方程组的类型 228

11.1.2　守恒型方程和非守恒型方程 230

11.1.3　求解域离散化与网络生成 231

11.1.4　控制方程组的离散化 232

11.1.5　离散方程的相容性、收敛性和稳定性 237

11.2　一维导热问题计算 238

11.2.1　一维稳态导热的计算 238

11.2.2　一维非稳态导热的计算 240

11.2.3　边界条件与源项处理 241

11.2.4　线性代数离散方程组的求解 244

11.3　对流—扩散方程的差分格式 245

11.3.1　对流—扩散方程及其精确解分析 245

11.3.2　中心差分格式 246

11.3.3　对流项迎风格式 247

11.4　求解非边界层型流动与换热问题的SIMPLE方法 248

11.4.1　流场数值计算的困难 249

11.4.2　交错网格与动量方程的离散 249

11.4.3　压强修正与SIMPLE方法 250

11.4.4　SIMPLE算法的计算步骤与有关说明 252

11.5　CFD/NHT商业软件简介 252

附录 256