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7
1.3.2非平衡真實氣體效應10
1.3.3稀薄氣體效應和真實氣體效應的耦合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物質結構的原子分子學說17
2.1.2理想氣體的壓強公式18
2.1.3溫度的本質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速度分布函數與Boltzmann方程25
2.3.1分子的速度分布函數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質量輸運54
2.6.4輸運系數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熱力學基本定律和概念68
3.2.1氣體的內能68
3.2.2熱力學第一定律、焓和比熱71
3.2.3熱力學第二定律和熵73
3.3高溫氣體的熱力學特性74
3.3.1基本熱力學函數74
3.3.2化學反應氣體的平衡條件與組分78
3.3.3多組元平衡化學反應氣體的熱力學特性83
3.4高溫氣體的振動和化學非平衡85
3.4.1振動弛豫過程和振動速率方程85
3.4.2化學非平衡和反應速率方程89
3.4.3振動離解反應耦合機制92
3.5高溫氣體流動的控制方程94
3.5.1擴散速度和質量擴散通量94
3.5.2混合氣體的熱傳導和擴散傳熱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章氣體的凍結流動與平衡流動111
4.1凍結流動113
4.1.1無黏凍結流動的熱力學特性113
4.1.2無黏凍結流與平衡流的比較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154
5.1.5流場結構特征理論分析158
5.1.6流動領域劃分與流場結構特征161
5.1.7各領域氣動加熱特征和橋函數估算公式163
5.1.8稀薄流動判據的推廣和討論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的影響184
5.2.7摩阻與熱流的比擬關系186
5.3鈍頭體壁面剪切和傳熱的比擬關系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離解復合化學反應速率方程210
6.1.4激波后氣體化學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不同參數條件下的離解非平衡特性237
6.2.6駐點邊界層內的復合非平衡流動242
6.3非平衡真實氣體效應橋函數公式244
6.3.1駐點熱流的橋函數公式244
6.3.2真實氣體流動相似律246
6.3.3橋函數的工程應用247
6.4化學能適應對非平衡流動和催化加熱250
6.4.1壁面的能量適應分析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266
參考文獻268