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引言 1

概述 5

第1章 概论和基本方程 7

1.1 多组分完全气体热力学关系 7

1.2 连续方程 8

1.3 动量方程 8

1.4 组分守恒方程 11

1.5 能量方程 12

1.6 符号说明 15

1.6.1 拉丁字母 16

1.6.2 希腊字母 18

1.6.3 下标 19

1.6.4 上标 20

1.6.5 其他符号 20

习题 21

参考文献 22

第2章 扰动的分解与演化 23

2.1 流动微扰的数学描述 23

2.2 均匀无黏流动中小振幅扰动的传播 26

2.2.1 分解方法 26

2.2.2 关于上述分解的说明 30

2.2.3 分子输运对扰动分解的影响 32

2.3 模式耦合过程 32

2.3.1 通过边界条件耦合 33

2.3.2 通过流动非均匀性耦合 34

2.3.3 非线性耦合 35

2.4 扰动场有关的能量密度和能量通量 37

2.5 扰动的线性稳定与非线性稳定 41

2.5.1 线性稳定与不稳定系统 42

2.5.2 非线性不稳定系统 44

2.5.3 强迫振荡系统和极限环系统 46

习题 50

参考文献 50

第3章 流动稳定性Ⅰ——引言 53

3.1 平行流自然振荡模式：基本方程 53

3.2 时间不稳定性的一般性结论 56

3.2.1 时间不稳定的必要条件 56

3.2.2 增长速率和扰动传播速度的连界 60

3.3 对流不稳定和绝对不稳定 61

3.4 拓展示例：空间混合层 65

3.5 全局稳定性与非平行流 69

习题 70

参考文献 71

第4章 流动稳定性Ⅱ——普通燃烧室流场 74

4.1 自由剪切层 76

4.1.1 流动稳定性与不稳定结构 78

4.1.2 谐振激励效应 81

4.2 尾迹流及钝体流场 84

4.2.1 平行流稳定性分析 86

4.2.2 钝体尾迹流 88

4.2.3 分离剪切层 90

4.2.4 谐振激励效应 90

4.3 射流 91

4.3.1 平行流稳定性分析 93

4.3.2 恒定密度射流动力学 94

4.3.3 谐振激励效应 97

4.3.4 横向射流 97

4.4 旋流和尾迹流 101

4.4.1 涡破碎 103

4.4.2 旋流和尾迹流动力学 106

4.4.3 谐振激励效应 109

4.5 后向台阶和凹腔 110

4.5.1 平行流稳定性分析 111

4.5.2 非稳态流动结构 112

习题 114

参考文献 114

第5章 声波传播Ⅰ——基本概念 123

5.1 行波与驻波 123

5.2 边界条件：反射系数和阻抗 127

5.3 简单几何构型的自然模态 132

5.3.1 一维模态 133

5.3.2 多维矩形管道的模态 137

5.3.3 圆形管道的模态 138

5.3.4 集总元件及亥姆霍兹共振器 141

5.3.5 对流模态 142

5.4 受迫振荡 143

5.4.1 一维强迫及共振 143

5.4.2 管道的受迫振荡和截止模态 144

习题 148

参考文献 149

第6章 声波传播Ⅱ——释热、复杂几何及平均流影响 151

6.1 引言 151

6.2 平均流影响 154

6.2.1 平均流对波传播的影响 154

6.2.2 平均流对边界条件的影响 156

6.3 温度变化影响 157

6.3.1 示例问题：波通过变温区的反射与透射 160

6.3.2 示例问题：变温度区域的自然频率 162

6.4 面积变化影响 163

6.4.1 基准结果 163

6.4.2 等熵喷管/扩张管及声/熵耦合 165

6.4.3 不稳定涡的产生和声学阻尼 167

6.5 声学阻尼过程 170

6.6 非稳态释热影响 171

6.6.1 热声稳定性模型问题 172

6.6.2 热声不稳定趋势的进一步讨论 176

6.7 非线性效应和极限环 179

6.7.1 模态公式和振幅方程 180

6.7.2 非线性源项 183

习题 186

参考文献 187

第7章 火焰与流动的相互作用 191

7.1 预混火焰的跃变关系 191

7.1.1 公式 191

7.1.2 穿过火焰的速度和压力关系 194

7.1.3 穿过火焰的涡量关系 198

7.2 物质和火焰表面的拉伸 206

7.2.1 物质表面拉伸 206

7.2.2 预混火焰拉伸 207

7.2.3 示例问题：涡引起的物质线拉伸 207

7.3 预混火焰对迎面气流的影响 208

习题 213

参考文献 213

第8章 点火 216

8.1 概述 216

8.2 自点火 218

8.2.1 均匀预混反应物的点火 218

8.2.2 损失和流动不均匀性的影响 220

8.3 强迫点火 228

习题 232

参考文献 233

第9章 火焰内部过程 237

9.1 预混火焰概述 237

9.1.1 预混火焰结构 237

9.1.2 预混火焰相关性 240

9.2 预混火焰的拉伸和熄灭 243

9.2.1 概述 243

9.2.2 火焰拉伸表达式 245

9.2.3 弱拉伸效应 246

9.2.4 强拉伸效应、消耗与偏移速度以及熄火 248

9.3 预混火焰：非稳态效应 252

9.4 非预混火焰概述 256

9.5 非预混火焰的有限速率效应 258

9.6 边缘火焰和火焰传播 261

9.6.1 概述 261

9.6.2 Buckmaster的边缘火焰模型 263

9.6.3 边缘火焰速度 266

9.6.4 火焰边缘处的条件 269

9.6.5 着火后火焰传播的含义 271

9.7 固有的火焰不稳定 271

习题 274

参考文献 274

第10章 火焰稳定，回火，火焰维持和吹脱 281

10.1 回火和火焰维持 281

10.1.1 核心流区的火焰传播 282

10.1.2 边界层回火 283

10.2 火焰稳定与吹脱 288

10.2.1 预混火焰基本影响因素：流动速度和燃烧速度的运动学平衡 290

10.2.2 剪切层稳定火焰的拉伸率 292

10.2.3 产物回流对火焰稳定和吹脱的影响 296

10.2.4 非预混火焰的抬举和吹脱 299

参考文献 300

第11章 强迫响应Ⅰ——小火焰动力学 305

11.1 长度/时间尺度概述 305

11.1.1 预混火焰与宽频带扰动场的相互作用 305

11.1.2 火焰与窄频带速度扰动场的相互作用 309

11.2 预混火焰面动力学 312

11.2.1 公式和模型问题 312

11.2.2 常值燃烧速度火焰的线性动力学 316

11.2.3 非线性火焰锋动力学 327

11.3 非预混火焰面动力学 331

11.3.1 公式和观测结果 332

11.3.2 示例一：混合层 333

11.3.3 示例二：瞬态滞止火焰 335

11.3.4 示例三：等温非预混和预混火焰的涡卷吸 336

11.3.5 示例四：受限、通风过度火焰的谐振强迫响应 338

习题 343

参考文献 344

第12章 强迫响应Ⅱ——释热动力学 348

12.1 强迫作用下火焰的响应机理概述 348

12.2 预混火焰——线性动力学 353

12.2.1 公式 353

12.2.2 速度耦合线性火焰响应 354

12.2.3 当量比耦合 357

12.3 谐振强迫预混火焰——非线性影响 358

12.3.1 运动恢复 359

12.3.2 稳定点的动力学 361

12.3.3 时均火焰和流场 363

12.3.4 几何形状和火焰面积空间分布 363

12.3.5 质量燃烧速率和反应热变化 364

12.4 宽带激励和湍流火焰速度 365

12.4.1 扰动对时均燃烧速率的影响 365

12.4.2 湍流引起的释热脉动 370

12.4.3 宽带燃烧噪声 373

习题 375

参考文献 376

习题答案 383