高超聲速真實氣體流動

目錄
叢書序
前言
第1章緒論1
1.1高超聲速飛行器分類與相應(yīng)流動特性1
1.2新型巡航飛行器與稀薄氣體非平衡流動4
1.3稀薄氣體非平衡流動理論研究簡介7
1.3.1稀薄氣體效應(yīng)7
1.3.2非平衡真實氣體效應(yīng)10
1.3.3稀薄氣體效應(yīng)和真實氣體效應(yīng)的耦合11
參考文獻13
第2章分子動理論16
2.1簡化的氣體分子模型17
2.1.1物質(zhì)結(jié)構(gòu)的原子分子學(xué)說17
2.1.2理想氣體的壓強公式18
2.1.3溫度的本質(zhì)20
2.1.4分子的均方速度和均方根速度21
2.2碰撞頻率與平均自由程22
2.3速度分布函數(shù)與Boltzmann方程25
2.3.1分子的速度分布函數(shù)25
2.3.2宏觀量的表達26
2.3.3Boltzmann方程30
2.4Maxwell分布和氣體平衡態(tài)34
2.4.1Maxwell分布34
2.4.2氣體平衡態(tài)38
2.5ChapmanEnskog理論47
2.5.1ChapmanEnskog展開48
2.5.2Euler方程48
2.5.3NavierStokes方程49
2.5.4Burnett方程50
2.6輸運現(xiàn)象51
2.6.1動量輸運53
2.6.2能量輸運53
2.6.3質(zhì)量輸運54
2.6.4輸運系數(shù)54
參考文獻57
第3章高溫真實氣體流動方程59
3.1氣體的分類及狀態(tài)方程59
3.1.1真實氣體與熱完全氣體59
3.1.2熱完全氣體的狀態(tài)方程60
3.1.3高溫氣體的分類64
3.2熱力學(xué)基本定律和概念68
3.2.1氣體的內(nèi)能68
3.2.2熱力學(xué)第一定律、焓和比熱71
3.2.3熱力學(xué)第二定律和熵73
3.3高溫氣體的熱力學(xué)特性74
3.3.1基本熱力學(xué)函數(shù)74
3.3.2化學(xué)反應(yīng)氣體的平衡條件與組分78
3.3.3多組元平衡化學(xué)反應(yīng)氣體的熱力學(xué)特性83
3.4高溫氣體的振動和化學(xué)非平衡85
3.4.1振動弛豫過程和振動速率方程85
3.4.2化學(xué)非平衡和反應(yīng)速率方程89
3.4.3振動離解反應(yīng)耦合機制92
3.5高溫氣體流動的控制方程94
3.5.1擴散速度和質(zhì)量擴散通量94
3.5.2混合氣體的熱傳導(dǎo)和擴散傳熱95
3.5.3控制方程組99
3.5.4邊界條件106
參考文獻110
第4章氣體的凍結(jié)流動與平衡流動111
4.1凍結(jié)流動113
4.1.1無黏凍結(jié)流動的熱力學(xué)特性113
4.1.2無黏凍結(jié)流與平衡流的比較116
4.2平衡氣體的激波與膨脹波117
4.2.1平衡正激波和斜激波118
4.2.2平衡比熱和平衡聲速124
4.2.3平衡普朗特邁耶（PrandtlMeyer）膨脹流129
4.3平衡邊界層流動與傳熱131
4.3.1邊界層方程的相似變換131
4.3.2離解空氣的二元模型135
4.3.3平衡邊界層駐點傳熱139
4.3.4凍結(jié)邊界層駐點傳熱142
參考文獻147
第5章高超聲速稀薄氣體流動149
5.1駐點稀薄流動149
5.1.1問題的描述149
5.1.2問題分析和研究思路152
5.1.3稀薄流動中的非線性傳熱152
5.1.4稀薄流動判據(jù)154
5.1.5流場結(jié)構(gòu)特征理論分析158
5.1.6流動領(lǐng)域劃分與流場結(jié)構(gòu)特征161
5.1.7各領(lǐng)域氣動加熱特征和橋函數(shù)估算公式163
5.1.8稀薄流動判據(jù)的推廣和討論166
5.2平板流動的非線性剪切和非線性傳熱169
5.2.1經(jīng)典連續(xù)流理論——層流邊界層170
5.2.2速度滑移理論172
5.2.3解決問題的思路173
5.2.4Burnett方程二階摩阻與熱流174
5.2.5摩阻和熱流分布的近似理論182
5.2.6壁面溫度對稀薄氣體效應(yīng)的影響184
5.2.7摩阻與熱流的比擬關(guān)系186
5.3鈍頭體壁面剪切和傳熱的比擬關(guān)系188
5.3.1問題描述與研究現(xiàn)狀188
5.3.2連續(xù)流中的摩阻和熱流之比（鈍頭體表面的摩阻熱流比擬關(guān)系）189
5.3.3稀薄氣體流動中的非線性剪切和傳熱197
5.4小結(jié)201
參考文獻202
第6章高超聲速非平衡流動205
6.1正激波后化學(xué)非平衡流動206
6.1.1問題的描述206
6.1.2物理模型的建立207
6.1.3離解復(fù)合化學(xué)反應(yīng)速率方程210
6.1.4激波后氣體化學(xué)非平衡流動特征分析213
6.2非平衡邊界層流動與傳熱221
6.2.1問題的描述與建模222
6.2.2問題分析和研究思路225
6.2.3前緣駐點線上能量傳遞模型的驗證227
6.2.4駐點邊界層外的離解非平衡流動230
6.2.5不同參數(shù)條件下的離解非平衡特性237
6.2.6駐點邊界層內(nèi)的復(fù)合非平衡流動242
6.3非平衡真實氣體效應(yīng)橋函數(shù)公式244
6.3.1駐點熱流的橋函數(shù)公式244
6.3.2真實氣體流動相似律246
6.3.3橋函數(shù)的工程應(yīng)用247
6.4化學(xué)能適應(yīng)對非平衡流動和催化加熱250
6.4.1壁面的能量適應(yīng)分析251
6.4.2駐點傳熱的理論建模253
6.4.3非平衡駐點邊界層傳熱的統(tǒng)一理論框架256
6.4.4模型驗證261
6.5小結(jié)266
參考文獻268