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绪论 1

第1章　化学边界层理论 10

1.1　边界层的特性 10

1.2　可压缩层流边界层的控制方程 12

1.3　可压缩层流边界层方程的相似性解 15

1.4　有质量引射层流边界层的相似性解法 20

1.4.1　基本方程和边界条件 20

1.4.2　相似变换 21

1.4.3　壁面热交换 22

1.4.4　算例 22

1.5　高超声速化学边界层 23

1.5.1　有化学反应层流边界层基本方程 24

1.5.2　化学平衡边界层 26

1.5.3　化学冻结边界层 29

第2章　再入飞行器的热环境 31

2.1　热交换模型与气动加热基本参数 31

2.1.1　热交换模型 31

2.1.2　气动加热基本参数 33

2.2　简单外形层流气动加热计算 34

2.2.1 平板 35

2.2.2　半球 35

2.2.3 圆锥 38

2.2.4 圆柱 38

2.2.5　任意轴对称外形 38

2.4.1 翼前缘气动加热计算 39

2.4　翼前缘和舵面气动加热计算 39

2.3　简单外形湍流气动加热计算 39

2.4.2　舵面前缘气动加热计算 41

2.4.3　翼面气动加热计算 42

2.5　有迎角弹头气动加热计算 42

2.5.1 有迎角气动加热计算方法 42

2.5.2　轴对称比拟法 43

2.6　变熵效应 45

2.7　粗糙壁热增量计算 46

2.7.1 层流粗糙壁热增量因子计算 46

2.7.2　湍流粗糙壁热增量因子计算 47

2.8　转捩区热流计算与转捩准则 48

2.8.1 转捩区热流计算 48

2.8.2 转捩准则 49

第3章　热防护理论与工程计算 52

3.1　热防护概念 52

3.2　硅基复合材料烧蚀机理及工程计算 56

3.2.1　硅基复合材料烧蚀机理 57

3.2.2　液态层控制方程及其解析解 59

3.2.3　硅基复合材料烧蚀工程计算 63

3.3　碳基复合材料烧蚀机理及工程计算 67

3.3.1　碳基复合材料的物化性能及热化学烧蚀计算 67

3.3.2　碳基复合材料表面力学剥蚀特性 77

3.3.3　碳基复合材料烧蚀工程计算与实验结果的比较 78

3.4　碳化复合材料的烧蚀机理及工程计算 78

3.4.1 三种模型的基本方程 82

3.4.2　标准方程的差分离散 86

3.4.3　标准方程的初始条件与边界条件 88

3.4.4　表面烧蚀计算与进入材料内部净热流的确定 89

3.4.5 热解气体质量流率和各层厚度的确定 90

3.4.6　算例 92

第4章　大气中水生成物粒子对飞行器的侵蚀 94

4.1　大气中的云层和降水粒子 94

4.1.1 云层和降水粒子的宏观描述 95

4.1.2　云层和降水粒子的微观结构 95

4.2　粒子在激波层中的运动特性 101

4.2.1 球形粒子的阻力系数和热交换系数 102

4.2.2　非球形粒子的等价方法 103

4.2.3　粒子在激波层中的运动 108

4.3.1 粒子侵蚀热增量机理 115

4.3　天气粒子热增量 115

4.3.2　驻点热增量因子 117

4.4　粒子撞击侵蚀特性 118

4.4.1 靶材质量损失比G或有效侵蚀焓Heff的确定方法 118

4.4.2　弹性撞击的极限速度 121

4.4.3　靶元的塑性变形和流动变形的极限速度 122

4.4.4　高速撞击下的材料力学特性 123

4.4.5　弹体撞击的特征时间分析 124

4.4.6　粒子与靶体撞击碎片逸出现象 125

4.4.7　质量损失比和有效侵蚀焓的理论推导 126

第5章　飞行器气动加热的有限元数值模拟 132

5.1 高超声速绕流与有限元 132

5.2　结构网格的高分辨率有限元离散格式 134

5.2.1 一维Euler方程的有限元离散 135

5.2.2 二维和三维Euler和N-S方程有限元离散 137

5 3.1　模型方程的离散格式 144

5.3　非结构网格的有限元离散格式 144

5.3.2 n维Euler方程有限元离散 145

5.3.3　非结构有限元离散的数值验证 147

5.4　有限差分—有限元杂交算法 148

5.4.1 有限元、有限差分及其杂交算法 148

5.4.2　二阶精度的NND有限差分—有限元杂交格式 148

5.4.3 三阶精度ENN有限差分—有限元杂交格式 151

5.4.4　有限差分—有限元杂交算法的隐式格式 155

5.5　壁面热流密度的积分算法 160

第6章　混合型传热的数值计算 163

6.1　热辐射传热特性 163

6.2.1　黑体辐射 165

6.2　热辐射的一些基本定律 165

6.2.2　非黑体辐射 168

6.2.3 能量衰减的Bouguer-Lambert（布格尔-拉满倍定律） 171

6.2.4　确定发射率的Fresnel（弗雷斯内尔）方程 172

6.2.5　能量发射与Gardon（加尔唐）公式 174

6.3　热辐射的能量传递方程 175

6.4　辐射和传导的混合传热 176

6.5　辐射、传导和对流的混合传热 179

6.6　窗口的温度分布计算 181

6.6.1 吸收介质中的热辐射传递计算 181

6.6.2　窗口内部吸收介质的温度分布计算 185

参考文献 191

主题词索引 199