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基础篇 3

第1章 绪论 3

1.1 基本概念 3

1.2 燃烧学的特点和研究方法 11

第2章 燃烧化学动力学 14

2.1 化学反应速率 14

2.1.1 基元反应与总包反应 14

2.1.2 反应速率方程 15

2.1.3 反应速率常数 19

2.1.4 平衡常数 20

2.1.5 反应级数和反应分子数 21

2.1.6 第三体的概念 23

2.1.7 稳态近似理论 24

2.1.8 与压力有关的基元反应的反应级数 25

2.2 影响化学反应速率的因素 26

2.3 链反应 32

第3章 燃烧化学热力学 38

3.1 燃烧热力学系统 38

3.1.1 状态参数 38

3.1.2 气体的内能 41

3.2 热力学第一定律的能量方程式 42

3.3 物质的绝对焓和生成焓 44

3.4 气体的比热容 45

3.5 化学热力学 50

3.5.1 当量比的概念 50

3.5.2 反应热、燃烧焓与热值 51

3.6 热力学第二定律 53

3.6.1 自由能（Gibbs函数） 54

3.6.2 混合气体的平衡条件 55

3.7 燃烧反应中平衡组分的确定 58

3.8 绝热火焰温度 60

第4章 燃烧物理学 63

4.1 分子输运的三个基本定律 63

4.1.1 牛顿黏性定律 63

4.1.2 傅里叶导热定律 64

4.1.3 菲克扩散定律 65

4.1.4 无量纲相似准则——输运系数间的关系 66

4.1.5 具有宏观流动的一维双组分扩散 68

4.1.6 斯特藩流 69

4.2 基本守恒方程 71

4.2.1 总质量守恒方程（连续性方程） 72

4.2.2 组分守恒方程（扩散方程） 73

4.2.3 动量守恒方程 74

4.2.4 能量守恒方程 78

4.2.5 守恒量和混合分数 81

第5章 反应机理 83

5.1 一些重要的燃烧反应机理 84

5.1.1 一氧化碳的氧化反应 84

5.1.2 高链烷烃的氧化 85

5.1.3 甲烷-空气混合物的燃烧机理 85

5.2 简化反应机理的分析方法 88

5.2.1 准稳态分析法 88

5.2.2 部分平衡分析法 90

5.2.3 敏感度分析法 91

5.2.4 反应流分析法 94

5.2.5 化学反应系统的特征值分析法 96

5.2.6 直接关系图分析法 101

5.3 简化反应机理 103

第6章 着火与熄火 111

6.1 基本概念 111

6.2 封闭系统热自燃理论 112

6.2.1 热自燃条件 112

6.2.2 热自燃温度 115

6.2.3 影响自燃着火的因素 116

6.2.4 热自燃感应期 121

6.3 链自燃理论 125

6.3.1 链着火条件及自燃感应期 126

6.3.2 着火半岛理论 128

6.3.3 实际着火过程 132

6.4 点燃理论 132

6.4.1 点燃与热自燃 132

6.4.2 炽热物体点燃理论 132

6.5 开口系统的着火与熄火 136

第7章 预混合气体燃烧 141

7.1 燃烧波的两种形式——缓燃及爆震 141

7.1.1 定义 141

7.1.2 一维定常流动平面波 142

7.2 层流火焰传播速度的定义及其传播机理 146

7.2.1 火焰传播速度的定义 146

7.2.2 层流火焰的内部结构及其传播机理 146

7.2.3 求解层流火焰传播方程 148

7.3 影响层流火焰传播速度的主要因素 151

7.4 火焰传播界限 154

7.5 预混火焰几何学 154

7.5.1 本生灯预混火焰的基本性质 154

7.5.2 火焰几何学 156

7.6 本生灯火焰稳定的条件 157

7.6.1 回火区的概念 157

7.6.2 火焰回火的临界条件及回火界限 159

7.6.3 火焰吹熄的临界条件及吹熄界限 160

7.6.4 火焰稳定的基本方法 162

7.7 预混合火焰传播的稳定问题 165

7.8 稳态一维层流燃烧数值模拟 166

7.9 湍流预混燃烧 171

7.9.1 湍流燃烧的特点 171

7.9.2 预混湍流火焰 172

第8章 射流扩散燃烧 176

8.1 射流扩散燃烧的特征 176

8.2 自由射流流体力学特征 179

8.2.1 湍流自由射流的守恒方程 181

8.2.2 湍流自由射流守恒方程的解 182

8.3 圆柱形自由射流扩散燃烧 184

8.3.1 守恒方程 184

8.3.2 守恒方程组的求解 186

8.3.3 射流燃烧解析分析 188

8.4 射流扩散燃烧的数值计算 192

8.4.1 模拟对象描述及网格划分 192

8.4.2 数值计算步骤 194

8.4.3 计算结果及分析 196

应用篇 201

第9章 液体燃料的燃烧 201

9.1 概述 201

9.2 液滴的蒸发与燃烧 202

9.2.1 单液滴蒸发 202

9.2.2 单液滴燃烧 206

9.2.3 气流运动中单液滴的燃烧 211

9.2.4 高温壁面上的液滴蒸发 213

9.3 液体燃料的雾化与液滴群燃烧 214

9.3.1 液体燃料的雾化 214

9.3.2 液滴群的燃烧 222

第10章 燃烧有害物生成及控制 225

10.1 氮氧化物 225

10.1.1 氮氧化物的危害 225

10.1.2 NOx形成 226

10.1.3 降低NOx燃烧排放的主要措施 230

10.2 一氧化碳和未燃碳氢化合物 234

10.3 颗粒物（PM）形成机理 235

10.3.1 燃烧过程中碳烟形成的类型及性质 236

10.3.2 碳烟的特性 237

10.3.3 颗粒物的危害 238

10.3.4 气体燃料燃烧时碳烟的生成机理 238

10.3.5 喷雾燃烧系统中微粒和碳烟的生成机理及影响因素 243

10.3.6 液体燃料燃烧时颗粒物排放量的控制 246

第11章 内燃机预混合压燃 248

11.1 传统柴油机和汽油机特点 248

11.2 预混合压燃工作过程及原理 249

11.3 预混合压燃的发展 250

11.4 预混合压燃中亟待解决的问题 253

11.5 射流控制压燃（JCCI）燃烧系统 254

11.5.1 JCCI燃烧系统的工作过程和主要思想 254

11.5.2 JCCI燃烧系统分类 255

参考文献 261

主要符号表 264