目录 4
导论（郑楚光译） 4
第一章 化学热力学概述（袁建伟译） 4
符号说明 4
1．热力学定律的论述 6
2．状态方程 7
3．质量守恒 7
4．热力学第一定律；能量守恒 9
5．热力学第二定律 11
5.1 平衡热力学 11
5.2 非平衡热力学 12
6．平衡准则 18
7．原子类的守恒 19
8．确定反应物份额的规定 20
9．标准生成热 22
10．热化学定律 25
11．键能和生成热 26
12．反应热 28
13．绝热火焰温度的计算 43
14．平衡常数 47
15．有效压力和活性 59
16．碳氢化合物燃烧时更复杂的离解 60
17．Clausins-Clapeyron方程：相平衡 61
18．用NASA-Lewis程序计算复杂平衡 65
18.1 假设和性能 65
18.2 描述化学平衡的方程 66
18.2.1 热力学方程 66
18.2.2 吉布斯自由能的极小值化 67
参考文献……………………………………………………………………………………………（68 ）作业 69
第二章 化学动力学概述（袁建伟译） 72
符号说明 72
1．反应速率及其影响因素 72
1.1 总碰撞频率 74
1.2 Arrhenius方程 75
1.3 表观活化能 76
1.4 反应速率 77
2．不同级数的单步化学反应 80
2.1 一级反应 80
2.2 二级反应 81
2.3 三级反应 82
3．连续反应 83
4．并列反应 84
5．可逆反应 84
5.1 逆反应为一级的一级反应 85
5.3 逆反应为二级的二级反应 86
5.2 逆反应为二级的一级反应 86
6．链式反应 87
6.1 自由基 87
6.2 一级反应的Lindemann理论 88
6.3 氢—溴反应…………………………………………………………………………………（ 89 ）7．链分支爆炸 91
8．爆炸极限 93
8.1 H2—O2系统 93
8.2 CO—O2系统 94
9．用无因次参量表示的等温反应的速率定律 95
9.1 平衡常数 95
10.1 求解常微分方程组（ODES）的数值程序 97
9.2 化学组分生成的净速率 97
10．求解复杂化学动力学系统的最新方法 97
10.1.1 时间常数的定义 98
10.1.2 常见的误差类型 98
10.1.3 刚性的来源 98
10.1.4 隐式和显式的数值方法……………………………………………………………………………………（ 98 ）10.1.5 常用的ODE求解程序的一些特性 99
10.2 求解PDE的程序包 99
参考文献 99
作业……………………………………………………………………………（ 100 ） 103
第三章 多组分反应系统的守恒方程（袁建伟译） 103
符号说明 103
1．浓度、速度和质量流的定义 104
2．Fick扩散定律 105
3．稀薄气体中的常态扩散理论 106
4．连续性方程 107
5．动量方程 110
5.1 用应力表示的动量方程 110
5.1.1 无限小质点 110
5.1.2 无限小控制体 112
5.1.3 有限控制体 113
5.2 应力—应变速率关系式（基本关系式） 114
5.2.1 应变率 114
5.2.2 应力 115
5.3 Navier-Stokes方程 117
6．能量守恒 124
7．多组分扩散方程的推导 129
8．多组分系统中其它必须的方程 131
9．多组分系统的求解 132
10．Shvab-Zel'dovich公式 132
11．输运系数的无因次比 135
12．交界面的边界条件 136
参考文献 143
作业 143
综合练习 144
符号说明 145
第四章 预混气体燃烧中的爆燃波和缓燃波（郑楚光译） 145
1．爆燃和缓燃的根本差异 146
2．Hugoniot曲线 146
3．Hugoniot曲线的特征 149
3.1 沿Hugoniot曲线的熵值分布 151
3.2 爆燃波后已燃气流速度与当地音速的比较 152
4．Chapman-Jouguet爆燃波速的确定 157
4.1 逐次逼近法 157
4.2 Newton-Raphson迭代法 159
4.3 爆燃波速度的计算值和实验值的比较 161
5.1 ZND一维爆燃波结构 163
5．爆燃波的结构 163
5.2 多维爆燃波结构 164
6．可燃混合物中缓燃—爆燃转换（DDT）机理 166
7．爆燃性与化学动力学：爆燃极限 170
参考文献 173
作业 176
综合练习 177
第五章 预混层流火焰（郑楚光译） 178
符号说明 178
1．前言 178
2．热理论：Mallard-Le Chatelier分析法 180
3．综合理论：Zel'dovich,Frank-Kamenetsky和Semenov模型 181
4．Tanford-Pease扩散理论 185
5．求解层流火焰问题的近代方法 187
6．化学物理参数对火焰速度的影响 191
6.1 化学参数 191
6.1.1 混合比的影响 191
6.1.2 燃料分子结构的影响 192
6.1.3 添加剂的影响 193
6.2 物理参数 193
6.2.1 压力的影响 193
6.2.2 初温的影响 193
6.2.4 热扩散系数和比热的影响 194
6.2.3 火焰温度的影响 194
7．火焰速度的测量方法 195
7.1 Bunsen灯法 195
7.2 透明管法 196
7.3 定容球弹法 197
7.4 肥皂泡法（定压法） 197
7.5 粒子示踪法 198
7.6 平面火焰燃烧器法 198
8．层流流动中燃烧波的稳定原理 199
9．火焰的猝熄 200
10.1 用标准玻璃管确定火焰稳定极限 202
10．预混层流火焰的稳定极限 202
10.2 压力和温度对可燃极限的影响 203
10.3 可燃极限和火焰猝熄的Spalding理论 204
参考文献 209
作业 211
第六章 气体扩散火焰和单颗液滴的燃烧（郑楚光译） 213
1．Burke-Schumann层流扩散火焰理论 213
1.1 基本假设和求解方法 216
1.2 火焰形状和火焰高度 217
2．燃料射流的表观分析 218
3.1 层流射流的混合 219
3．层流射流扩散火焰 219
3.2 带化学反应的层流射流 223
4．静止大气中的单滴燃烧 225
4.1 单颗燃料液滴的蒸发 227
4.2 单颗燃料液滴的燃烧速率 230
5．对流环境中的燃料液滴 232
6．液滴在静止空间中的超临界燃烧 233
7．内回流对液滴蒸发速度的影响 237
参考文献………………………………………………………………………………………（239 ）作业 240
综合练习 241
1．前言 243
符号说明 243
第七章 湍流火焰（米建春译） 243
2．描述湍流火焰的唯象法 245
2.1 Damk？hler分析法 245
2.2 Schelkin分析法 246
2.3 Karlovitz分析法 247
2.4 Summerfield分析法 247
2.5 Kovasznay的特征时间法 248
3．湍流基础 248
3.1 传统时间平均和质量加权平均 249
3.2 传统时均量与质量加权平均量之间的关系 253
3.3.2 能量方程 254
3.3.1 连续方程与动量方程 254
3.3 质量加权平均的守恒及输运方程 254
3.3.3 平均动能方程 255
3.3.4 雷诺应力输运方程 256
3.3.5 湍流动能方程 257
3.3.6 组分守恒方程 257
3.4 旋涡对湍流火焰的影响 258
4．湍流火焰研究中概率密度函数的应用 259
4.1 概率密度函数 260
4.1.1 测度 261
4.1.2 Lebesque积分 261
4.1.3 分布函数 261
4.1.4 PDF的定义 262
4.2 联合分布函数和联合概率密度函数 264
4.3 用于湍流火焰中的几种形式的概率密度函数 266
4.3.1 混合份额随时间的矩形波变化 266
4.3.2 截断高斯分布 266
4.3.3 截断高斯分布型PDF的替代形式 267
4.3.4 β-概率密度函数 267
4.3.5 混合份额和反应程度变量的联合PDF 267
4.3.6 学生t-分布 267
5.1 应力张量各分量方程的直接封闭 268
5．湍流模型 268
5.2 双方程模型 269
6．间歇率和粘附结构 270
6.1 间歇率 270
6.2 粘附结构 271
7．具有非预混反应物的湍流反应流（湍流扩散火焰） 272
7.1 守恒标量法 272
7.1.1 守恒标量、混合份额以及快速反应假设 273
7.1.2 守恒标量的概率密度函数 276
7.1.3 反应速率和反应区结构 277
7.2 双变量法 279
7.2.1 Janicka和Kollmann模型 279
7.1.4 扩散火焰中污染物的形成 279
7.2.2 用第二变量对化学生成项封闭 280
7.2.3 Bilger的扰动分析法 281
7.3 直接封闭法 283
7.3.1 矩封闭法 283
7.3.2 PDF封闭法 284
7.4 Lundgren,Monin和Novikov的概率统计法 285
7.4.1 Lundgren建立的PDF方程 285
7.4.2 湍流PDF的封闭 287
7.4.3 Favre平均的单点联合PDF输运方程 287
7.5 Spalding的ESCIMO理论 288
8.1 Spalding旋涡破碎模型 289
8．预混反应物的湍流反应流动 289
8.1.1 气体团的形成和粘附 290
8.1.2 小尺度火焰的传播 290
8.1.3 R*的不变性 290
8.1.4 S的不变性 291
8.1.5 生存谱 291
8.1.6 反应速率关系的分析 291
8.1.7 反应速率关系的讨论 292
8.2 Bray和Moss的统计模型 293
8.3 Chorin,Ghoniem和Oppenheim的随机涡方法 298
9．湍流预混火焰扭曲面的特征尺度 301
9.2 扭曲层流火焰结构的观察 302
9.1 纹影照相 302
9.3 未燃和已燃气体团尺度的测量 303
9.4 扭曲面的长度尺度 304
参考文献 305
作业 311
综合练习 311
第八章 两相流系统中的燃烧（郑楚光译） 314
符号说明 314
1．喷雾燃烧概述 315
2．喷雾燃烧系统 315
3.1 喷嘴型式 317
3．燃料的雾化 317
3.2 雾化特性 318
4．喷雾静力学 318
4.1 颗粒的特征描述 318
4.2 分布函数 318
4.2.1 对数概率分布函数 320
4.2.2 Rosin-Rammler分布函数 320
4.2.3 Nukiyama-Tanasawa分布函数 320
4.2.4 Mugele-Evans上限分布函数 321
4.3 分布函数的输运方程 322
4.4 液体燃料火箭发动机喷雾燃烧的简化模型 322
5．液雾燃烧的特征 324
6.1 关系式 328
6.2 液滴弹导模型 328
6．喷雾燃烧过程模型分类 328
6.3 一维模型 329
6.4 搅拌反应器模型 329
6.5 局部均相流模型（LHF） 330
6.6 分离流（两相流）模型 330
7．局部均相流模型 331
7.1 LHF模型的分类 331
7.2.1 基本假设 333
7.2.2 状态方程 333
7.2 LHF模型的数学表达式 333
7.2.3 守恒方程 336
7.2.4 湍流输运方程 339
7.2.5 边界条件 340
7.2.6 求解过程 340
7.2.7 LHF模型预测值与试验值的比较 342
8．分离流（两相流）模型 348
8.1 单元内颗粒源模型（离散液滴模型） 348
8.1.1 确定型分离流模型（DSF） 349
8.1.2 随机分离流模型（SSF） 351
8.2 SSF和DSF模型计算结果讨论 353
9．分组燃烧模型 355
9.1 分组燃烧准则 356
9.2 喷雾火焰中分组燃烧模式 357
10．多相系统的连续介质力学方法 358
11．流化床中固体粒子的燃烧 362
11.1 引言 362
11.2 两相流体动力学模型 363
11.2.1 气相质量方程 363
11.2.2 固相质量方程 364
11.2.3 气相动量方程 364
11.2.4 固相动量方程 365
11.2.5 气相能量方程 367
11.2.6 固相导热方程 368
11.3 虚拟平均方法 369
11.2.7 状态方程 369
11.2.8 颗粒燃料动态床中燃烧过程的边界条件 369
11.3.1 定义 370
11.3.2 连续性方程 371
11.3.3 动量方程 372
参考文献 373
作业 381
第九章 带化学反应的边界层流动（米建春译） 382
符号说明 382
1．前言 382
1.4 历史回顾 383
1.3 理论方法和边界层分类 383
1.1 反应边界层流动的应用 383
1.2 研究中应用的高温试验装置 383
2．二维反应边界层流动的控制方程 386
3．边界条件 389
4．化学动力学 391
4.1 均相化学反应 391
4.2 多相化学反应 393
5．具有表面反应的层流边界层流动 394
5.1 控制方程和边界条件 394
5.2 转换到（ξ,η）的坐标系统 395
5.4 表面反应的Damk？hler数 397
5.3 控制方程和自相似解的分离条件 397
5.5 滞止区附近石墨的表面燃烧 398
6．气相反应的层流边界层流动 401
6.1 控制方程和坐标转换 401
6.2 气相反应的Damk？hler数 402
6.3 向轴对称情况的推广 403
7．有化学反应的湍流边界层流动 403
7.1 引言 403
7.2 Evans的边界层积分矩阵法 404
7.2.1 通用守恒方程 404
7.2.2 分子输运特性 406
7.2.3 湍流输运特性 408
7.2.4 状态方程 412
7.2.5 积分矩阵求解方法 412
7.2.6 BLIMP分析的限制条件 412
7.3 Patankar和Spalding的向前积分法 413
7.3.1 物理模型的描述 413
7.3.2 粘性流动区的守恒方程 413
7.3.3 气相化学反应的模拟 414
7.3.4 非粘性区域的控制方程 414
7.3.5 边界条件 415
7.3.6 κ和ε的近壁处理 415
7.3.8 坐标变换及Patankar和Spalding求解方式 416
7.3.7 湍流模拟中使用的常数 416
7.3.9 理论结果与试验数据的比较 418
7.4 炽热活性气体对金属的侵蚀 421
7.5 火箭发动机上石墨喷嘴的空气热化学侵蚀 425
7.6 湍流壁面火焰 431
7.6.1 Ahmad和Faeth使用的试验方法 433
7.6.2 Ahmad-Faeth研究成果的进一步发展 434
7.6.3 壁面火焰的研究结果 436
参考文献 439
作业 446
1．前言 447
第十章 着火（袁建伟译） 447
3．自燃 448
3.1 热自燃 448
2．着火的激发及装置 448
3.2 各种参数对自燃温度的影响 451
4．固体推进剂的着火 452
5．液体燃料雾在流动空气流中的着火 457
5.1 Subba,Rao和Lefebvre的试验装置和最小点火能的概念 457
5.2 流动空气系统中煤油雾的着火 458
5.3 液体燃料雾中猝熄距离和最小点火能的Lefebvre蒸发模型 460
6．硼粒子的着火 463
7.1 实验研究 471
7．炽热的氧化性气流中固体燃料上的着火和火焰传播 471
7.2 理论描述 473
7.2.1 基本假设 473
7.2.2 控制方程 474
7.2.3 边界条件和初始条件 474
7.2.4 转换为相似坐标 475
7.2.5 求解方法 476
7.3 着火和火焰传播的结果 477
参考文献 478
综合练习 480