第一章 绪论 1
1.1经典流体动力学理论概述 1
1.2计算流体力学简介 5
1.3超声速流动中燃烧现象模拟的重要意义 7
1.3.1高超声速飞行器外部高温环境形成的非平衡流动 7
1.3.2超声速／高超声速飞行器内外流干扰流动 8
1.3.3高超声速流动中组织高效燃烧问题 10
1.3.4高超声速飞行器再入大气层过程的流动 12
1.4超声速流动中燃烧现象数值模拟的困难 12
1.5本书内容 15
第二章 高温气体的分类和热力学特性 18
2.1完全气体及其内能 18
2.1.1完全气体概念 18
2.1.2单一组分气体微团的热力学特性 20
2.1.3完全气体内能与焓 21
2.2混合气体的状态参数和完全气体种类 23
2.2.1混合气体状态参数 23
2.2.2单一组分完全气体分类 25
2.2.3多组分完全气体分类 27
2.3混合气体的焓、生成焓和熵 30
2.3.1混合气体的焓和生成焓 30
2.3.2混合气体的熵 32
2.3.3混合气体中熵的计算 35
2.4化学动力学模型 37
2.5混合气体的自由能及反应平衡常数 41
2.5.1混合气体的自由能 41
2.5.2反应平衡常数的计算 44
第三章 基本方程 47
3.1包含两相流和反应流的流体动力学基本方程 47
3.1.1质量守恒方程 48
3.1.2动量守恒方程 50
3.1.3能量守恒方程 51
3.1.4化学反应与两相流相关模型 53
3.2冻结流、平衡流和非平衡流 55
3.3分子输运系数的理论模型 59
3.4气相计算的控制方程 62
3.4.1控制方程 62
3.4.2无量纲处理过程 64
3.5固相计算的控制方程 69
3.6统一算法的出发方程 73
3.7计算化学非平衡源项引出的刚性问题 76
3.8计算两相流引出的问题 79
3.9湍流模型问题 81
3.10相似准则简单讨论 83
3.10.1非平衡流和两相流模型 83
3.10.2异质流模型 85
第四章 计算方法基础 87
4.1时间分裂法 87
4.1.1齐次偏微分方程时间分裂 87
4.1.2非齐次偏微分方程时间分裂 90
4.2NND2M差分格式 94
4.3坐标变换 99
4.4薄层近似 102
4.5任意坐标系下通量Steger-Warming分裂 104
第五章 非平衡、湍流、两相流的统一算法 107
5.1出发方程的时间分裂法 107
5.2流动算子求解方法 110
5.3反应算子求解方法 111
5.4两相流算子求解方法 114
5.5软件平台简介 115
第六章 流动算子求解器及其在复杂流场模拟应用 119
6.1非定常计算方法验证 119
6.1.1一维激波管问题 119
6.1.2激波管产生的运动激波 122
6.1.3空气中冲击波传播过程 123
6.2喷流模拟 127
6.2.1逆向喷流 127
6.2.2碰撞喷流 129
6.3湍流模型验证 132
6.3.1塞式喷管 132
6.3.2细长体绕流 136
第七章 非平衡流计算方法验证 138
7.1实验模型简介 138
7.1.1激波诱导燃烧 138
7.1.2超燃冲压加速器 141
7.2超爆轰流场计算 141
7.3冲压加速器非平衡流动数值模拟 145
7.4亚爆轰流场计算 147
7.5跨爆轰流场的计算 148
7.6其他计算方法 150
第八章 火箭发动机羽流干扰流场模拟 153
8.1真实气体效应研究 153
8.1.1计算过程简介 154
8.1.2计算结果及分析 155
8.1.3计算结果 159
8.2导弹羽流宽度计算 159
8.2.1计算过程简介 160
8.2.2计算结果 161
8.3航天飞机底部压力的热喷流效应 162
8.3.1背景 162
8.3.2计算过程简介 165
8.3.3计算结果 166
第九章 高超声速主流中的横向喷流干扰效应研究 169
9.1前言 169
9.1.1应用背景 169
9.1.2横喷干扰流场特点 171
9.1.3研究难点和数值模拟现状 173
9.2量热完全气体横喷干扰模拟 174
9.2.1实验模型和过程简介 174
9.2.2计算结果及分析 176
9.3横喷干扰中热喷流效应的模拟 180
9.3.1实验模型和过程简介 181
9.3.2异质流模型计算结果和分析 182
9.3.3非平衡流模型计算结果和分析 184
9.3.4两相流模型计算结果和分析 185
9.4尾翼布局导弹外形的横喷干扰研究 187
9.4.1计算外形和网格 187
9.4.2飞行模型的冷喷流状态模拟 189
9.4.2非定常流动特性和异质流效应 197
第十章 包含运动激波的流动模拟 201
10.1固体火箭发动机尾喷流的模拟 201
10.1.1火箭发动机喷流与防护板干扰流场的模拟 201
10.1.2多喷管火箭发射过程的模拟 204
10.2冲击波在复杂地形中的传播 206
10.2.1实验过程的模拟 206
10.2.2爆炸波在复杂山地环境传播过程模拟 208
10.3固体火箭发动机点火冲击波与裂纹作用机理 209
10.3.1背景 209
10.3.2计算过程 211
10.3.3简单小结 212
附录A：任意多块对接网格与内边界自动处理方法 213
附录B：零升力状态下压心计算方法 224
附录C：化学反应动力学模型系数 228
附录D：组元特性曲线 230
参考文献 232