第1章 引言 1
1.1超声速湍流流动、燃烧及其数值模拟的特点 1
1.1.1超声速湍流流动 1
1.1.2超声速气流中的雾化以及两相流动 2
1.1.3超声速气流中的化学非平衡流动 2
1.1.4超声速湍流燃烧 3
1.2超声速湍流流动、燃烧的大涡模拟 4
1.2.1超声速湍流流动的大涡模拟 4
1.2.2超声速湍流燃烧的大涡模拟 6
1.3化学反应流大涡模拟控制方程 7
1.3.1化学反应流Navier-Stokes（N-S）方程 7
1.3.2滤波函数与Favre平均 8
1.3.3大涡模拟控制方程 9
1.3.4湍流流动亚格子模型 11
1.4本书的主要内容 13
参考文献 13
第2章 混合RANS/LES方法 15
2.1混合RANS/LES方法综述 15
2.1.1混合RANS/LES方法的研究背景与意义 15
2.1.2混合RANS/LES方法发展现状及分类 16
2.2混合RANS/LES的分析与改进 26
2.2.1加权平均型RANS/LES方法的理论分析 26
2.2.2混合模拟方法的改进 29
2.3适用于混合RANS/LES方法的入口脉动边界条件生成 40
2.3.1常用的入口湍流脉动生成方法 40
2.3.2各种入口湍流脉动生成方法的评述 49
2.3.3“回收/调节”方法在混合RANS/LES模拟中的验证与应用 52
2.3.4“回收/调节”方法中的若干问题与应用评述 69
2.4动态压力汇方法 70
2.4.1 MSD问题解决方法 70
2.4.2控制方程及压力汇方法 72
2.4.3模型选择及算例参考 73
参考文献 81
第3章 超声速气流中的雾化以及两相流模拟 88
3.1超声速气流中液滴与射流破碎过程的数值模拟 88
3.1.1界面模拟方法研究综述 88
3.1.2 LS界面模拟方法研究 93
3.1.3界面虚拟流体技术 97
3.1.4超声速气流中液体射流破碎的模拟算例 107
3.2超声速两相流的大涡模拟 116
3.2.1建模方法与基本假设 116
3.2.2两相的耦合方法 117
3.2.3液滴运动模拟 118
3.2.4考虑液滴蒸发的两相大涡模拟 125
3.3特殊的数值处理方法 131
3.3.1坐标系间的数据交换 131
3.3.2双线性插值方法 132
3.3.3三线性插值方法 132
3.3.4三线性插值方法的替代 133
参考文献 134
第4章 超声速流动化学非平衡流计算 136
4.1化学非平衡流的刚性 136
4.2化学非平衡流解耦方法介绍及验证 137
4.2.1控制方程 137
4.2.2解耦方法介绍 139
4.2.3化学反应机理处理方法 139
4.2.4钝头体激波诱导振荡燃烧 141
4.2.5采用不同化学反应源项处理方法的胞格爆震数值研究 150
4.3化学非平衡流的解耦型双时间尺度计算方法 156
4.3.1流动求解的隐式双时间步方法 157
4.3.2构造时间离散项的“源项消去”法 158
4.3.3计算验证及分析 160
4.4化学非平衡流解耦方法在超声速燃烧中的应用 164
4.4.1 DLR氢气支板喷注超声速燃烧模拟 164
4.4.2超燃燃烧室内稳焰凹腔上游燃料横向喷注燃烧的火焰特征 168
4.4.3带凹腔超燃燃烧室内燃烧振荡的数值研究 174
参考文献 183
第5章 超声速湍流燃烧火焰面模型 188
5.1层流扩散火焰面理论 188
5.1.1层流对撞扩散火焰基本物理结构 189
5.1.2层流对撞扩散火焰结构的数学描述 190
5.1.3层流火焰面数据库的生成 193
5.2湍流燃烧火焰面模型 197
5.2.1火焰面模型合理性验证 197
5.2.2湍流火焰中平均热力学参数的计算 199
5.2.3湍流燃烧火焰面数据库的生成 203
5.3超声速湍流燃烧火焰面模型研究现状 203
5.3.1超声速流中火焰面模型的适用性问题 204
5.3.2超声速流中火焰面模型的修正 206
5.4超声速湍流燃烧火焰面模式判别 209
5.4.1湍流流动特征尺度的计算 210
5.4.2湍流脉动与火焰面之间的相互作用 211
5.4.3超声速湍流燃烧火焰面模型描述的合理性分析 216
5.5超声速湍流燃烧稳态火焰面模型 221
5.5.1火焰面模型与混合RANS/LES方法的结合 221
5.5.2算例验证 223
5.6超声速湍流燃烧火焰面/进度标量模型 235
5.6.1火焰面/进度变量模型的理论基础 236
5.6.2进度变量的定义 237
5.6.3火焰面/进度变量模型的物理描述 238
5.6.4超声速湍流燃烧火焰面/进度变量模型 239
参考文献 247
第6章 基于PDF模型的超声速湍流燃烧计算 252
6.1输运型PDF方法 252
6.2.1输运型PDF方法的基本思想 252
6.2.2输运型PDF方法的发展历程 252
6.2.3输运型PDF的封闭模型 254
6.2.4输运型PDF方法中亟待解决的问题 255
6.2.5 LES/FMDF模型及应用 256
6.2.6输运型PDF的应用前景 266
6.3设定型PDF方法及其应用实例 267
6.3.1设定型PDF的基本思想 267
6.3.2设定型PDF的研究现状 267
6.3.3 LES/设定型亚格子PDF模型的构造过程 269
6.3.4一种基于设定型PDF模型的半隐式方法 272
6.3.5 LES/设定型亚格子PDF模型应用实例 273
参考文献 291