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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