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第1章 燃气射流动力学基本知识1

1.1 射流现象1

1.1.1 射流的基本概念1

1.1.2 燃气射流的主要特征2

1.1.3 工程中的射流现象3

1.2 燃气射流问题的研究方法6

1.3 亚声速射流流动特点7

1.3.1 流动特点7

1.3.2 亚声速射流中速度分布的自模性8

1.4 超声速射流流动特点11

1.5 燃气射流的工程计算方法12

1.5.1 轴对称亚声速等温自由射流的工程计算方法13

1.5.2 旋转射流计算简介15

1.5.3 射流对物体作用力的近似确定19

本章小结21

第2章 流体力学控制方程及其CFD处理过程22

2.1 流体与流动的基本特性23

2.1.1 理想流体与黏性流体23

2.1.2 牛顿流体和非牛顿流体24

2.1.3 流体热传导及扩散24

2.1.4 可压流体与不可压流体25

2.1.5 定常与非定常流动25

2.1.6 层流与湍流25

2.2 流体力学控制方程25

2.2.1 质量守恒方程26

2.2.2 动量守恒方程26

2.2.3 能量守恒方程28

2.2.4 组分质量守恒方程29

2.2.5 控制方程的通用形式30

2.3 对控制方程的进一步讨论31

2.3.1 湍流的控制方程31

2.3.2 守恒型控制方程31

2.3.3 非守恒型控制方程32

2.4 湍流模型33

2.4.1 雷诺方程（湍流的平均动量方程）33

2.4.2 “0”方程模型34

2.4.3 S-A方程模型34

2.4.4 标准k-ε方程模型35

2.4.5 RNG k-ε方程模型36

2.4.6 欧拉-欧拉方法的两相流模型37

2.5 基于有限体积法的控制方程离散43

2.5.1 离散化概述43

2.5.2 有限体积法及其网格简介45

2.5.3 求解一维稳态问题的有限体积法47

2.5.4 常用的离散格式50

2.5.5 各种离散格式的性能对比62

2.5.6 一维瞬态问题的有限体积法62

2.5.7 二维与三维问题的离散方程69

2.6 CFD的求解过程72

2.6.1 总体计算流程72

2.6.2 建立控制方程72

2.6.3 确定初始条件与边界条件73

2.6.4 划分计算网格，生成计算节点73

2.6.5 建立离散方程74

2.6.6 离散初始条件和边界条件74

2.6.7 给定求解控制参数75

2.6.8 求解离散方程75

2.6.9 判断解的收敛性75

2.6.10 显示和输出计算结果75

本章小结76

第3章 自由射流流场CFD研究77

3.1 不同湍流模型下的自由射流流场CFD研究77

3.1.1 三种湍流模型简介77

3.1.2 三种湍流模型下的自由射流流场78

3.1.3 最佳湍流模型80

3.2 不同海拔高度下的伴随射流流场研究80

3.2.1 研究背景81

3.2.2 飞行弹道解算82

3.2.3 CFD求解过程84

3.2.4 CFD计算结果与分析85

3.3 多组分、多相流、复燃计算模型下的自由射流流场研究90

3.3.1 概述90

3.3.2 理论基础90

3.3.3 CFD计算结果与分析96

本章小结103

第4章 储运发射箱气体动力学问题105

4.1 概述105

4.2 起始冲击波105

4.2.1 运动正激波的形成机制106

4.2.2 起始冲击波的形成与传播过程112

4.2.3 影响冲击波强度的因素117

4.2.4 易裂后盖开启过程122

4.3 燃气射流对发射箱的影响126

4.3.1 导弹出箱前燃气射流对弹体以及发射箱的影响126

4.3.2 导弹出箱后燃气射流对发射箱的影响134

本章小结136

第5章 弹射内弹道发射气体动力学问题138

5.1 概述138

5.1.1 弹射简介138

5.1.2 弹射装置的结构组成141

5.1.3 弹射内弹道学的研究对象和任务144

5.1.4 研究弹射内弹道学的方法146

5.2 燃气式弹射146

5.2.1 计算模型介绍148

5.2.2 动网格技术150

5.2.3 计算结果分析153

5.3 燃气-蒸汽式弹射156

5.3.1 两相流场仿真模型157

5.3.2 水的汽化模型158

5.3.3 多相流模型中的附加理论160

5.3.4 计算模型介绍161

5.3.5 计算结果分析162

5.4 提拉杆式弹射169

5.4.1 弹射装置典型结构169

5.4.2 计算模型介绍170

5.4.3 计算结果分析172

本章小结174

第6章 引射同心筒发射动力学175

6.1 标准同心筒发射过程研究175

6.1.1 标准同心筒结构设计175

6.1.2 标准同心筒发射过程流场研究175

6.1.3 标准同心筒发射过程试验研究178

6.1.4 标准同心筒垂直热发射过程数值模拟185

6.1.5 标准同心筒水下发射燃气流场研究200

6.1.6 标准同心筒发射小结208

6.2 方形同心筒发射过程研究208

6.2.1 方形同心筒结构设计208

6.2.2 方形同心筒发射过程流场研究210

6.2.3 方形同心筒发射小结211

6.3 湿式同心筒发射过程研究212

6.3.1 湿式同心筒结构设计212

6.3.2 湿式同心筒发射过程流场研究213

6.3.3 湿式同心筒发射过程影响因素研究——内外筒间隙216

6.3.4 湿式同心筒发射过程影响因素研究——筒底注水量228

6.3.5 湿式同心筒发射过程影响因素研究——喷管与筒底水面距离240

6.3.6 湿式同心筒发射小结251

6.4 引射同心筒概述251

6.4.1 引射同心筒概念的提出252

6.4.2 引射同心筒结构设计253

6.4.3 引射同心筒发射过程流场研究254

6.4.4 引射同心筒结构优化设计257

6.4.5 引射同心筒试验研究312

本章小结316

第7章 运载火箭／大型地-地导弹发射气体动力学问题317

7.1 运载火箭喷水降温降噪分析317

7.1.1 研究背景317

7.1.2 国内外研究现状318

7.1.3 研究内容与方法320

7.2 地下井发射389

7.2.1 概述389

7.2.2 排焰环境390

7.2.3 气动噪声研究方法393

7.3 机动发射419

7.3.1 概述419

7.3.2 双面导流仿真计算422

7.3.3 单面导流仿真计算433

7.3.4 单面导流器排导规律研究444

7.3.5 随形单面导流器导流效果研究457

本章小结463

第8章 舰载发射气体动力学464

8.1 概述464

8.2 舰载发射技术简介465

8.2.1 倾斜发射465

8.2.2 垂直发射466

8.2.3 燃气流的公共排导467

8.2.4 舰载发射优劣性474

8.2.5 舰载导弹发射装置及发展趋势474

8.3 舰载武器发射气体动力学问题475

8.3.1 设备承温安全性判别475

8.3.2 设备承载安全性判别476

8.3.3 舰载设备倾斜发射燃气流场计算477

8.3.4 高台布置鱼防武器仿真分析482

8.3.5 垂直热发射武器系统数值计算488

8.3.6 垂直冷发射武器系统数值计算493

本章小结497

第9章 发动机射流测试技术499

9.1 概述499

9.2 发动机羽烟特征及检测500

9.2.1 分类标准500

9.2.2 测试评估方法502

9.2.3 射流流场温度特性研究505

9.2.4 固体火箭射流的辐射特性概述及测量516

9.2.5 喷流噪声概述及试验研究522

9.2.6 粒子流速测量原理528

9.3 其他信号特征测试方法529

本章小结532

主要参考文献533

索引534