航天发射科学与技术 发射气体动力学PDF电子书下载

第1章 燃气射流动力学基本知识 1

1.1 射流现象 1

1.1.1 射流的基本概念 1

1.1.2 燃气射流的主要特征 2

1.1.3 工程中的射流现象 3

1.2 燃气射流问题的研究方法 6

1.3 亚声速射流流动特点 7

1.3.1 流动特点 7

1.3.2 亚声速射流中速度分布的自模性 8

1.4 超声速射流流动特点 11

1.5 燃气射流的工程计算方法 12

1.5.1 轴对称亚声速等温自由射流的工程计算方法 13

1.5.2 旋转射流计算简介 15

1.5.3 射流对物体作用力的近似确定 19

本章小结 21

第2章 流体力学控制方程及其CFD处理过程 22

2.1 流体与流动的基本特性 23

2.1.1 理想流体与黏性流体 23

2.1.2 牛顿流体和非牛顿流体 24

2.1.3 流体热传导及扩散 24

2.1.4 可压流体与不可压流体 25

2.1.5 定常与非定常流动 25

2.1.6 层流与湍流 25

2.2 流体力学控制方程 25

2.2.1 质量守恒方程 26

2.2.2 动量守恒方程 26

2.2.3 能量守恒方程 28

2.2.4 组分质量守恒方程 29

2.2.5 控制方程的通用形式 30

2.3 对控制方程的进一步讨论 31

2.3.1 湍流的控制方程 31

2.3.2 守恒型控制方程 31

2.3.3 非守恒型控制方程 32

2.4 湍流模型 33

2.4.1 雷诺方程（湍流的平均动量方程） 33

2.4.2 “0”方程模型 34

2.4.3 S-A方程模型 34

2.4.4 标准k-ε方程模型 35

2.4.5 RNG k-ε方程模型 36

2.4.6 欧拉-欧拉方法的两相流模型 37

2.5 基于有限体积法的控制方程离散 43

2.5.1 离散化概述 43

2.5.2 有限体积法及其网格简介 45

2.5.3 求解一维稳态问题的有限体积法 47

2.5.4 常用的离散格式 50

2.5.5 各种离散格式的性能对比 62

2.5.6 一维瞬态问题的有限体积法 62

2.5.7 二维与三维问题的离散方程 69

2.6 CFD的求解过程 72

2.6.1 总体计算流程 72

2.6.2 建立控制方程 72

2.6.3 确定初始条件与边界条件 73

2.6.4 划分计算网格，生成计算节点 73

2.6.5 建立离散方程 74

2.6.6 离散初始条件和边界条件 74

2.6.7 给定求解控制参数 75

2.6.8 求解离散方程 75

2.6.9 判断解的收敛性 75

2.6.10 显示和输出计算结果 75

本章小结 76

第3章 自由射流流场CFD研究 77

3.1 不同湍流模型下的自由射流流场CFD研究 77

3.1.1 三种湍流模型简介 77

3.1.2 三种湍流模型下的自由射流流场 78

3.1.3 最佳湍流模型 80

3.2 不同海拔高度下的伴随射流流场研究 80

3.2.1 研究背景 81

3.2.2 飞行弹道解算 82

3.2.3 CFD求解过程 84

3.2.4 CFD计算结果与分析 85

3.3 多组分、多相流、复燃计算模型下的自由射流流场研究 90

3.3.1 概述 90

3.3.2 理论基础 90

3.3.3 CFD计算结果与分析 96

本章小结 103

第4章 储运发射箱气体动力学问题 105

4.1 概述 105

4.2 起始冲击波 105

4.2.1 运动正激波的形成机制 106

4.2.2 起始冲击波的形成与传播过程 112

4.2.3 影响冲击波强度的因素 117

4.2.4 易裂后盖开启过程 122

4.3 燃气射流对发射箱的影响 126

4.3.1 导弹出箱前燃气射流对弹体以及发射箱的影响 126

4.3.2 导弹出箱后燃气射流对发射箱的影响 134

本章小结 136

第5章 弹射内弹道发射气体动力学问题 138

5.1 概述 138

5.1.1 弹射简介 138

5.1.2 弹射装置的结构组成 141

5.1.3 弹射内弹道学的研究对象和任务 144

5.1.4 研究弹射内弹道学的方法 146

5.2 燃气式弹射 146

5.2.1 计算模型介绍 148

5.2.2 动网格技术 150

5.2.3 计算结果分析 153

5.3 燃气-蒸汽式弹射 156

5.3.1 两相流场仿真模型 157

5.3.2 水的汽化模型 158

5.3.3 多相流模型中的附加理论 160

5.3.4 计算模型介绍 161

5.3.5 计算结果分析 162

5.4 提拉杆式弹射 169

5.4.1 弹射装置典型结构 169

5.4.2 计算模型介绍 170

5.4.3 计算结果分析 172

本章小结 174

第6章 引射同心筒发射动力学 175

6.1 标准同心筒发射过程研究 175

6.1.1 标准同心筒结构设计 175

6.1.2 标准同心筒发射过程流场研究 175

6.1.3 标准同心筒发射过程试验研究 178

6.1.4 标准同心筒垂直热发射过程数值模拟 185

6.1.5 标准同心筒水下发射燃气流场研究 200

6.1.6 标准同心筒发射小结 208

6.2 方形同心筒发射过程研究 208

6.2.1 方形同心筒结构设计 208

6.2.2 方形同心筒发射过程流场研究 210

6.2.3 方形同心筒发射小结 211

6.3 湿式同心筒发射过程研究 212

6.3.1 湿式同心筒结构设计 212

6.3.2 湿式同心筒发射过程流场研究 213

6.3.3 湿式同心筒发射过程影响因素研究——内外筒间隙 216

6.3.4 湿式同心筒发射过程影响因素研究——筒底注水量 228

6.3.5 湿式同心筒发射过程影响因素研究——喷管与筒底水面距离 240

6.3.6 湿式同心筒发射小结 251

6.4 引射同心筒概述 251

6.4.1 引射同心筒概念的提出 252

6.4.2 引射同心筒结构设计 253

6.4.3 引射同心筒发射过程流场研究 254

6.4.4 引射同心筒结构优化设计 257

6.4.5 引射同心筒试验研究 312

本章小结 316

第7章 运载火箭／大型地-地导弹发射气体动力学问题 317

7.1 运载火箭喷水降温降噪分析 317

7.1.1 研究背景 317

7.1.2 国内外研究现状 318

7.1.3 研究内容与方法 320

7.2 地下井发射 389

7.2.1 概述 389

7.2.2 排焰环境 390

7.2.3 气动噪声研究方法 393

7.3 机动发射 419

7.3.1 概述 419

7.3.2 双面导流仿真计算 422

7.3.3 单面导流仿真计算 433

7.3.4 单面导流器排导规律研究 444

7.3.5 随形单面导流器导流效果研究 457

本章小结 463

第8章 舰载发射气体动力学 464

8.1 概述 464

8.2 舰载发射技术简介 465

8.2.1 倾斜发射 465

8.2.2 垂直发射 466

8.2.3 燃气流的公共排导 467

8.2.4 舰载发射优劣性 474

8.2.5 舰载导弹发射装置及发展趋势 474

8.3 舰载武器发射气体动力学问题 475

8.3.1 设备承温安全性判别 475

8.3.2 设备承载安全性判别 476

8.3.3 舰载设备倾斜发射燃气流场计算 477

8.3.4 高台布置鱼防武器仿真分析 482

8.3.5 垂直热发射武器系统数值计算 488

8.3.6 垂直冷发射武器系统数值计算 493

本章小结 497

第9章 发动机射流测试技术 499

9.1 概述 499

9.2 发动机羽烟特征及检测 500

9.2.1 分类标准 500

9.2.2 测试评估方法 502

9.2.3 射流流场温度特性研究 505

9.2.4 固体火箭射流的辐射特性概述及测量 516

9.2.5 喷流噪声概述及试验研究 522

9.2.6 粒子流速测量原理 528

9.3 其他信号特征测试方法 529

本章小结 532

主要参考文献 533

索引 534