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绪论 1

第1章 高温空气化学热力学基础 17

1.1 气体的分类 17

1.1.1 理想气体 17

1.1.2 完全气体 18

1.1.3 化学反应气体混合物 19

1.1.4 真实气体 20

1.2 平衡化学反应气体的热力学特性 21

1.2.1 平衡和冻结热容 21

1.2.2 平衡声速 22

1.3 非平衡热力学关系 24

1.3.1 能量，能量松弛过程和松弛时间 24

1.2.3 冻结声速 24

1.3.2 双温模型 29

1.3.3 非平衡热力学函数 29

1.3.4 双温模型中的冻结声速 31

1.4 热力学平衡和非平衡输运特性 33

1.4.1 热力学平衡输运特性 33

1.4.2 扩散质量流表示式 39

1.4.3 热力学非平衡输运特性 40

1.4.4 热流通量表示式 42

1.5 反应速率控制温度 44

第2章 高超声速高温气体动力学诸方程 45

2.1 热力学非平衡和化学非平衡守恒方程组 46

2.2 双温模型中的振动-电子能量守恒方程 50

2.3.2 Navier-Stokes方程 52

2.3 化学反应粘性流动气体动力学基本方程 52

2.3.1 连续方程 52

2.3.3 能量守恒方程 57

2.4 基本方程的守恒形式 59

2.5 变换坐标系中的基本方程 61

2.5.1 坐标变换 61

2.5.2 变换后的基本方程 62

2.5.3 薄层假定 64

2.6 化学组元连续方程 65

第3章 化学冻结流 67

3.1 基本方程的积分形式 67

3.2 有限体积法中的NND格式 70

3.3 点隐式松弛法 74

3.4 网格单元体几何关系 77

3.5 理论计算结果的分析比较 79

3.5.1 带座舱飞行器流场数值计算 79

3.5.2 飞船返回舱模型流场数值计算 80

第4章 化学平衡流 88

4.1 数值方法 89

4.1.1 有限差分法 91

4.1.2 有限体积法 93

4.2 平衡化学气体组成计算 93

4.2.1 化学平衡条件 94

4.2.2 平衡常数方法 97

4.2.3 最小自由能方法 98

4.3 平衡空气热力学函数 101

4.4 热化学平衡流计算结果分析 103

第5章 化学非平衡流 109

5.1 化学非平衡粘性流控制方程 110

5.2 变换坐标系中控制方程 114

5.3 二维化学反应特征矩阵 117

5.4 三维化学反应特征矩阵 120

5.5 有限差分数值方法 122

5.6 边界条件处理 125

5.7 化学动力学模型和反应速率系数 127

5.8 刚性问题 131

5.9 流场数值结果 132

6.1 控制方程 140

第6章 有烧蚀气体产物进入的化学非平衡流 140

6.2 数值方法 145

6.3 化学模型 148

6.4 有化学反应和质量引射的物面边界条件 151

6.4.1 非烧蚀物面边界条件 154

6.4.2 质量引射或发汗冷却物面边界条件 155

6.4.3 烧蚀物面边界条件 155

6.5 有烧蚀气体产物进入的流场数值结果 158

第7章 化学非平衡底部流动 163

7.1 轴对称绕流基本方程 163

7.2 泰氟隆-空气化学反应模型 166

7.3 泰氟隆烧蚀表面边界条件 168

7.3.2 有燃烧 169

7.3.1 无燃烧 169

7.4 全目标流场数值解结果 172

第8章 热力学非平衡和化学非平衡流 177

8.1 振动能和电子能化学源项 177

8.2 松弛过程和松弛时间 179

8.2.1 振动-平动能松弛 179

8.2.2 电子-平动能松弛 181

8.3 化学反应方程和反应速率系数 182

8.4 热化学非平衡流有限体积法数值解 185

8.5 迎风或TVD格式的数值方法 189

8.6 物面边界条件和催化特性 192

8.6.2 有限催化壁 193

8.6.3 非催化壁 193

8.6.1 完全催化壁 193

8.7 热化学非平衡流场计算结果 194

第9章 高空化学非平衡辐射流场 200

9.1 气体热辐射和辐射输运方程 201

9.2 平板辐射模型和辐射输运方程的解 203

9.3 辐射热流 206

9.4 辐射吸收系数计算模式 207

9.4.1 束缚-束缚跃迁 207

9.4.2 束缚-自由跃迁 208

9.4.3 自由-自由跃迁 209

9.5 离解电离空气的辐射吸收系数 210

9.6 热辐射流场的数值模拟 213

参考文献 213

主题词索引 225