Rocket Exhaust Plume Phenomenology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Amer Inst of Aeronautics &

作者:Simmons, Frederick S.

出品人:

页数:286

译者:

出版时间:

价格:34.95

装帧:HRD

isbn号码:9781884989087

丛书系列:

图书标签:

• 火箭尾焰
• 尾焰物理
• 推进剂燃烧
• 流体动力学
• 等离子体物理
• 光谱诊断
• 数值模拟
• 燃烧诊断
• 航天工程
• 热力学

好的，这是一份关于“火箭尾迹现象学”（Rocket Exhaust Plume Phenomenology）的图书简介，内容详尽，旨在描述该领域的核心议题，但完全不涉及您提及的书名本身。 --- 图书简介：高超音速流动与环境相互作用 书名暂定：高超音速流动与环境相互作用：理论基础、模拟技术与实际应用 本书深入探讨了在极端速度和高焓流动的环境下，流体动力学、化学反应动力学以及热力学之间的复杂耦合。该领域的核心关注点在于理解和预测物体（如再入飞行器、高超声速导弹或火箭发动机喷流）穿越大气层时，与周围空气介质发生的剧烈物理和化学过程。本书旨在为研究人员、工程师以及相关领域的学者提供一个全面而深入的理论框架和实践指导。 第一部分：高超声速流动的基本原理 本部分构建了理解高超声速现象的理论基石。高超声速流动不仅仅是简单地将低速流动的数学模型进行外推，它引入了一系列非线性、非平衡的效应。 第一章：激波动力学与非平衡效应 我们将从经典的伯努利方程和欧拉方程出发，逐步过渡到描述高超声速流动的纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, NS）方程组。重点分析激波（Shock Waves）的结构、强度和演化。在高超声速条件下，激波与边界层（Boundary Layer）的相互作用变得尤为关键，可能导致热载荷急剧增加甚至结构失效。此外，本书将详述气体分子在极端压缩和加热下发生的内部能量弛豫过程，包括振动能的激发和化学反应的启动，这些都是传统“平衡态”流体力学无法捕捉的。 第二章：热化学反应与气体动力学 在几千开尔文的温度下，空气不再是简单的双原子气体。分子（如 $ ext{O}_2$, $ ext{N}_2$）会发生离解、复合、以及与其他组分反应。本章详细阐述了如何建立和求解化学反应动力学模型，包括从简化的“冻结流”（Frozen Flow）假设到完全“平衡流”（Equilibrium Flow）的过渡。我们将探讨如何将化学反应项耦合到流体力学控制方程中，以准确预测流场中的能量释放和组分分布。对颤振和燃烧不稳定的分析也将在此部分被引入。 第二部分：热力学与传热机理 高超声速流动伴随着极高的壁面热流密度，对飞行器的热防护系统（TPS）提出了严峻挑战。 第三章：传热机制的耦合分析 本章专注于分析在高超声速边界层中，热量如何通过传导、对流和辐射进行传递。重点研究了对流传热的敏感性，特别是附面层中的热边界条件对壁面温度分布的影响。辐射传热在高焓流中占据了显著地位，因为高温气体本身会发射和吸收红外及可见光辐射。我们将介绍辐射传输方程的求解方法，以及如何将其与流场计算耦合，以实现更精确的能量平衡预测。 第四章：材料响应与热防护系统 基于前面对热载荷的预测，本部分转向实际工程应用。详细分析了各种热防护材料（如烧蚀材料、陶瓷基复合材料）在极端热环境下的行为。烧蚀过程涉及复杂的相变、热解和质量损失，这些过程反过来又会改变周围流场的化学组分和热力学状态。本书提供了一套评估不同TPS策略有效性的分析工具和案例研究。 第三部分：数值模拟方法与计算流体力学（CFD） 由于高超声速问题的复杂性，实验手段往往昂贵且难以全面覆盖所有参数空间。因此，高保真度的数值模拟成为核心研究手段。 第五章：求解高超声速纳维-斯托克斯方程组 本章深入探讨了求解高超声速流动问题的数值方法。我们重点讨论了适用于处理强间断（激波）和复杂化学反应的格式，例如有限体积法（Finite Volume Method）中的高分辨率格式（如AUSM、Roe格式）。特别强调了在处理化学非平衡流时，如何保持解的稳定性和精度，以及处理多组分扩散问题的挑战。 第六章：多尺度模拟与化学动力学建模 高超声速问题的时间和空间尺度差异巨大，从微观的分子碰撞到宏观的飞行器尺度。本章探讨了如何采用多尺度方法，例如将快速反应的化学过程通过“小时间步长”求解，同时保持整个流场的稳定性。此外，本书还将介绍如何建立和验证简化及详尽的化学反应机制模型，并讨论湍流模型（如RANS、LES）在高超声速流动中的适用性和局限性。 第四部分：实际工程案例与前沿研究 本部分将理论和模拟方法应用于实际的工程问题，并展望该领域未来的研究方向。 第七章：飞行器再入大气层与上升段流动 通过实例分析，本书展示了如何应用前述工具包来预测返回式航天器或高超声速载具的压力分布、热流图和气动性能。对入口条件的不确定性（如自由流马赫数、攻角和环境大气模型）对最终预测结果的影响进行了敏感性分析。 第八章：展望：等离子体效应与电磁流体力学 随着飞行速度的进一步提高，空气分子会电离，形成低密度等离子体。这不仅会影响辐射特性，还可能与外部磁场发生耦合，产生电磁流体力学（MHD）效应。本书最后讨论了等离子体鞘层内的输运过程，以及如何利用MHD效应进行飞行器主动控制和热载荷管理的前沿探索。 --- 目标读者： 本书面向空气动力学、热力学、化学动力学、计算科学等领域的研究生、博士后研究人员，以及从事航空航天、高超声速飞行器设计与分析的专业工程师。阅读本书需要具备流体力学和高等数学的基础知识。本书旨在成为该领域研究生教学的权威教材及专业人士的必备参考手册。

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