火箭发射燃气动力学

第一章概论1.1发射燃气动力学学科由来及相关术语1.2我国火箭典型发射技术1.3发射燃气动力学承担的研究任务1.4大型火箭发射燃气动力学研究难题1.5国内外发射燃气动力学研究进展1.5.1国内外发射燃气动力学研究总体历程1.5.2国内外发射燃气动力学研究典型案例1.5.3国内外发射燃气动力学研究方法发展动态1.6本书主要研究方向及研究内容第二章发射燃气动力学研究的理论基础2.1燃气流动输运方程组2.2混合燃气介质热物性方程2.3湍流模型2.4边界层方面理论第三章发射燃气动力学数值模拟研究方法3.1发射燃气动力学数值模拟基本思路3.2硬件条件对数值模拟的影响3.3数值模拟网格模型开发总体方法3.3.1数值模拟网格模型开发主要进程3.3.2网格域形成方法3.3.3网格域分区方法3.3.4子区域结构网格剖分方法3.3.5子区域非结构网格剖分方法3.3.6非结构网格质量改善方法3.3.7网格质量评估基本方法3.4发射燃气动力学数值模拟算法3.4.1发射燃气动力学数值模拟算法选择基本思路3.4.2基于网格单元的输运方程离散数学形式3.4.3压力基算法原理简要说明3.4.4密度基算法原理简要说明3.4.5数值模拟进程收敛性、稳定性评估方法3.5边界条件处理方法3.5.1边界条件处理基本方法3.5.2火箭发动机参数封闭性确定方法3.5.3运动边界处理方法第四章发射燃气动力学试验研究方法4.1试验研究的必要性及承担的基本任务4.2发射燃气动力学试验研究基本思路4.3喷流缩比试验相似理论及相似参数4.3.1相似理论基础4.3.2喷流缩比试验基本相似参数4.3.3基本相似参数拓展应用4.4发射燃气动力学试验方案设计4.4.2发射燃气动力学试验方案设计基本流程4.4.3发射燃气动力学试验典型方案4.5发射燃气动力学试验测试及分析方法4.5.1测试内容及测试途径4.5.2燃气流参数接触式测试基本原理及方法4.5.3燃气流参数光学测试基本原理及方法4.5.4试验测试结果分析方法第五章自由燃气流场5.1基本分布规律5.2推进规律5.3环境气压对自由喷流燃气流场的影响5.4发动机参数对自由喷流燃气流场的影响5.4.1燃烧室压力影响5.4.2燃烧温度影响5.4.3喷口马赫数影响5.4.4喷管型面结构影响5.5数值模拟算法影响5.5.1核心算法影响5.5.2湍流模型影响5.6自由燃气流场相似性5.7自由燃气流场模拟试验第六章燃气流排导方式与排导特性6.1单喷管火箭排导方式6.1.1轴对称排导方式6.1.2双面排导方式6.1.3其它排导方式6.2多喷管火箭排导方式6.2.1单面排导方式6.2.2双面排导方式6.2.3其它排导方式6.3导流型面的气动特性6.3.1单面导流型面的气动力特性6.3.3单面导流型面的气动热特性6.3.3双面导流型面的气动力特性6.3.4双面导流型面的气动热特性6.4发射条件对环境导流场及气动特性的影响6.4.1环境压力影响6.4.3燃烧室压力影响6.4.3燃烧温度影响6.4.4喷口马赫数影响6.4.5喷管型面结构影响6.5燃气排导流场及气动相似性6.5.1排导流场相似性6.5.2气动相似性6.6数值模拟算法影响6.6.1核心算法6.6.2湍流模型6.7燃气排导特性模拟试验6.7.1排导特性模拟试验6.7.2传热模拟试验6.8导流型面基本设计方法第七章单喷管火箭发射燃气动力学机理与规律7.1公路机动垂直热发射燃气流场7.1.1燃气流流动及流场分布基本规律7.1.2发射系统气动特性7.1.3火箭起飞姿态对燃气流场影响7.2公路机动垂直冷发射燃气流场7.2.1筒内弹射燃气流场7.2.2筒口效应7.3.3一级发动机燃气流在发射系统附近扰动规律7.3.4发射系统气动特性7.3.5弹射过程喷水冷却多相燃气流场7.3其它发射技术条件的燃气流场7.3.1燃气流场7.2.2气动及传热特性7.4单喷管火箭发射燃气动力学模拟试验7.4.1垂直热发射燃气流场缩尺度模拟试验7.4.2发射筒内封闭环境燃气流场模拟试验7.4.3弹射过程喷水冷却多相燃气流场模拟试验第八章多喷管火箭发射燃气动力学机理与规律8.1发射燃气动力学基本机理与规律8.1.1燃气流场分布规律8.1.2发射系统气动特性8.1.3发射系统结构传热规律8.1.4导流槽排导特性8.2特殊条件发射燃气动力学机理与规律8.2.1火箭起飞姿态对燃气流场影响8.2.2喷水多相燃气流场8.3发射燃气动力学模拟试验8.3.1缩尺度试验燃气流场相似性8.3.1搭载发动机条件的小尺度试验流场差异性8.3.2喷流噪声模拟试验8.3.3大比例流量喷水冷却及降噪效果试验8.4发射试验发射燃气动力学实测规律8.4.1燃气流场宏观规律8.4.2燃气流参数随时间变化规律8.4.3热流随时间变化规律8.4.4噪声随时间变化规律第九章学科新动态及后续展望9.1发展新动态9.1.1流固耦合9.1.2热防护机理9.1.3噪声数值模拟9.2发展展望