液體火箭發(fā)動機燃燒動力學模型與數(shù)值計算

第1章液體火箭發(fā)動機基礎
　1.1概述
　1.2液體火箭發(fā)動機推力室
　　1.2.1推力產(chǎn)生過程
　　1.2.2推力室基本部件
　　1.2.3推力室工作過程
　　1.2.4推力室燃燒過程組織
　1.3液體火箭發(fā)動機工作過程
　　1.3.1啟動
　　1.3.2關機
　　1.3.3點火
　　1.3.4吹除與預冷
　1.4液體火箭發(fā)動機主要性能參數(shù)
　　1.4.1推力
　　1.4.2總沖量與比沖量
　　1.4.3特征速度與推力系數(shù)
　　1.4.4推進劑質量混合比與混合比偏差
　　1.4.5推進系統(tǒng)參數(shù)對火箭性能的影響
　　參考文獻
第2章液體火箭發(fā)動機燃燒不穩(wěn)定性
　2.1概述
　2.2燃燒不穩(wěn)定性基本概念
　　2.2.1燃燒不穩(wěn)定性激發(fā)的基本原理
　　2.2.2燃燒不穩(wěn)定性的分類
　　2.2.3燃燒不穩(wěn)定性研究評述
　2.3燃燒不穩(wěn)定性控制方法
　　2.3.1被動控制
　　2.3.2主動控制
　2.4燃燒穩(wěn)定性的評定
　　2.4.1穩(wěn)定性評定目的
　　2.4.2穩(wěn)定性評定方法
　2.5燃燒不穩(wěn)定性分析模型
　　2.5.1高頻燃燒不穩(wěn)定性分析模型
　　2.5.2低頻和中頻燃燒不穩(wěn)定性分析模型
　　2.5.3燃燒不穩(wěn)定性分析模型評述
　2.6燃燒不穩(wěn)定性數(shù)值計算基本步驟
　　2.6.1建立基本守恒方程組
　　2.6.2確定邊界條件
　　2.6.3建立物理模型封閉守恒方程
　　2.6.4制定求解算法
　　2.6.5編制、調(diào)試程序
　　2.6.6模擬結果的試驗驗證
　　2.6.7改進模型及算法
　　參考文獻
第3章液體火箭發(fā)動機燃燒動力學模型
　3.1概述
　3.2氣相流動控制方程
　　3.2.1直角坐標系
　　3.2.2圓柱坐標系
　　3.2.3任意曲線坐標系
　3.3霧化過程模型
　　3.3.1離心式噴嘴
　　3.3.2直流自擊式噴嘴
　　3.3.3直流互擊式噴嘴
　　3.3.4同軸直流噴嘴
　3.4液滴蒸發(fā)模型
　　3.4.1自燃推進劑分解模型
　　3.4.2自燃推進劑蒸發(fā)／分解燃燒模型
　　3.4.3液氧液滴高壓蒸發(fā)模型
　　3.4.4烴類燃料液滴高壓蒸發(fā)模型
　3.5湍流流動模型
　　3.5.1代數(shù)模型
　　3.5.2 單方程模型
　　3.5.3 k-ε雙方程模型
　3.6兩相流動模型
　　3.6.1顆粒軌道模型
　　3.6.2顆粒相在流場中的流動特性
　　3.6.3顆粒在流場中運動軌跡的求解
　　3.6.4液霧湍流擴散方程
　　3.6.5液滴對氣相的源項
　3.7湍流燃燒模型
　　3.7.1阿累尼烏斯定律
　　3.7.2e.b.u.模型
　　3.7.3其他燃燒模型
　　參考文獻
第4章液體火箭發(fā)動機燃燒動力學數(shù)值計算方法
　4.1概述
　4.2數(shù)值計算方法概述
　　4.2.1數(shù)值網(wǎng)格生成
　　4.2.2微分方程離散
　　4.2.3代數(shù)方程求解
　4.3piso算法-
　　4.3.1通用方程的離散
　　4.3.2二階迎風格式
　　4.3.3算子分裂方法
　　4.3.4非交錯網(wǎng)格下壓力——速度耦合方程
　　4.3.5差分方程組求解
　4.4macconnack算法
　4.5邊界條件
　　4.5.1人口邊界條件
　　4.5.2出口邊界條件
　　4.5.3對稱軸處的邊界條件
　　4.5.4壁面邊界條件
　4.6計算網(wǎng)格的生成
　　參考文獻
第5章自燃推進劑火箭發(fā)動機燃燒動力學
　5.1概述
　5.2自燃推進劑蒸發(fā)燃燒特性
　　5.2.1 mmh蒸發(fā)特性
　　5.2.2nto蒸發(fā)特性
　　5.2.3噴霧燃燒穩(wěn)態(tài)流場
　5.3燃燒不穩(wěn)定數(shù)值評定
　　5.3.1不穩(wěn)定燃燒模型
　　5.3.2燃燒穩(wěn)定性評定方法
　5.4燃燒穩(wěn)定性影響因素
　　5.4.1霧化液滴平均直徑
　　5.4.2推進劑初始溫度
　　5.4.3燃燒室壓力
　　5.4.4混合比
　5.5聲腔抑制燃燒不穩(wěn)定性
　　5.5.1聲腔理論模型
　　5.5.2非線性分析
　　5.5.3算例分析
　　參考文獻
第6章低溫推進劑火箭發(fā)動機燃燒動力學
　6.1概述
　6.2同軸直流噴嘴噴霧燃燒過程動力學
　　6.2.1物理模型與方法
　　6.2.2氫氧燃燒動力學
　　6.2.3氫氧燃燒過程火焰穩(wěn)定機理
　　6.2.4氫氧超臨界噴霧燃燒過程演化機理
　6.3氫氧火箭發(fā)動機燃燒穩(wěn)定性影響規(guī)律
　　6.3.1混合比
　　6.3.2燃燒室壓力
　　6.3.3噴射速度比
　　6.3.4氫噴射溫度
　6.4輪轂／徑向噴嘴隔板抑制氫氧發(fā)動機燃燒振蕩的效果與機理
　　6.4.1隔板燃燒室三維穩(wěn)態(tài)燃燒流場
　　6.4.2燃燒室壓力振蕩特征的重現(xiàn)
　　6.4.3對切向模式燃燒不穩(wěn)定的控制效果
　　6.4.4對徑向模式燃燒不穩(wěn)定的控制效果
　　6.4.5隔板抑制燃燒振蕩的機理
　6.5 液氧/甲烷火箭發(fā)動機燃燒不穩(wěn)定性評估
　　6.5.1 三維燃燒流場
　　6.5.2燃燒不穩(wěn)定性評估
　　6.5.3與氫氧火箭發(fā)動機燃燒特性的比較
　　6.5.4輪轂／徑向噴嘴隔板抑制液氧／甲烷發(fā)動機低頻燃燒振蕩的效果
　　6.5.5低頻燃燒振蕩發(fā)生機理
　　參考文獻
第7章三組元液體火箭發(fā)動機燃燒動力學
　7.1概述
　7.2不穩(wěn)定燃燒的非線性分析
　　7.2.1非線性動力學基本概念
　　7.2.2非線性場振子模型
　　7.2.3發(fā)動機燃燒過程中的混沌現(xiàn)象
　7.3燃燒不穩(wěn)定性影響因素分析
　　7.3.1氫含量
　　7.3.2活化能
　　7.3.3煤油液滴噴射速度
　　7.3.4煤油液滴尺寸分布特性
　7.4亥姆霍茲諧振腔抑制燃燒不穩(wěn)定性
　　7.4.1激發(fā)不穩(wěn)定燃燒
　　7.4.2亥姆霍茲諧振腔對振蕩的抑制作用
　7.5燃燒不穩(wěn)定性主動控制
　　7.5.1主動控制原理
　　7.5.2主動控制仿真結果
　　參考文獻
第8章液體火箭發(fā)動機內(nèi)外燃燒流場一體化計算
　8.1概述
　8.2火箭發(fā)動機內(nèi)外燃燒流場特征
　　8.2.1基本概念
　　8.2.2尾流效應
　　8.2.3關鍵技術
　8.3火箭發(fā)動機內(nèi)外燃燒流場數(shù)值計算結果
　　8.3.1物理模型與算法
　　8.3.2計算結果
　8.4火箭導彈尾流輻射特性
　　8.4.1輻射傳輸方程
　　8.4.2 輻射幾何學
　　8.4.3計算結果
　　參考文獻
第9章液體火箭發(fā)動機系統(tǒng)響應動力學
　9.1概述
　9.2推進劑供應系統(tǒng)動態(tài)響應特性分析模型
　　9.2.1管路動力學方程
　　9.2.2貯箱增壓氣體狀態(tài)方程
　　9.2.3沿程損失和局部損失
　　9.2.4水擊壓差估算
　9.3推力室動態(tài)響應特性分析模型
　　9.3.1電磁閥的流量及損失模型
　　9.3.2噴注器的準穩(wěn)態(tài)方程
　　9.3.3推力室動態(tài)過程分析模型
　9.4系統(tǒng)動力學方程的求解方法
　　9.4.1特征線方法
　　9.4.2特征方程差分形式
　　9.4.3特征線方法的穩(wěn)定性條件
　9.5推進系統(tǒng)系統(tǒng)響應動力學特性
　　9.5.1管路瞬變特性
　　9.5.2啟動與關機過程動態(tài)特性
　　9.5.3推進系統(tǒng)脈沖工作特性
參考文獻
附錄