火炸药燃烧与爆轰物理学

本书为“十三五”国家重点出版物出版规划项目、国家出版基金项目“火理论与技术丛书”分册。全书从反应流体动力学理论出发对火的能量释放过程的本质属性与变化规律进行描述，系统介绍了火燃烧爆轰流动系统基础理论；从带有化学反应的燃烧爆炸流动系统出发，对预混气燃烧、气体爆轰冲击、燃烧、爆轰的化学反应流动进行系统阐述，对理解燃烧爆轰理论必须掌握的有关热力学、化学动力学、反应流体动力学和气体分子输运性质等方面的知识做了比较实用的概述。本书可作为高等院校火、弹药工程、特种能源等相关专业的教材或参考书，也可作为火及相关领域科研人员的参考读物。

代淑兰，工学博士，2008年毕业于南京理工大学，现为中北大学副教授、硕士生导师，研究方向为复杂流场数值模拟。曾主持或参与火青年基金、火基础专项、“十二五”预研项目、总装瓶颈技术项目、国家重点实验室基金项目等，对发射燃烧烟焰现象理论及数值模拟等方面进行了较为系统研究，具有扎实的理论基础和实践经验，发表相关学术论文多篇，获国家计算机软件著作权登记1项，获得省部级鉴定2项。

1 绪论
1.1 燃烧爆轰基本概念
1.1.1 火化学变化形式
1.1.2 燃烧
1.1.3 爆轰
1.1.4 燃烧与爆轰的特点
1.2 燃烧爆轰的化学动力学基础
1.2.1 化学反应速率
1.2.2 基元反应模型
1.2.3 热化学定律
1.3 燃烧爆轰的热力学基础
1.3.1 热力学第一定律
1.3.2 热力学第二定律
1.4 燃烧爆轰的研究内容和研究方法
参考文献
2 燃烧爆轰的物理学基础
2.1 流动过程与流动特性
2.2 组分基本关系式
2.2.1 多组分系统的基本关系式
2.2.2 多组分系统热力学关系式
2.3 输运定律
2.3.1 牛顿黏性定律
2.3.2 热量的传递
2.3.3 菲克扩散定律
2.3.4 输运过程的分子特性
2.3.5 无量纲综合准数
2.4 守恒方程
2.4.1 连续方程
2.4.2 扩散方程
2.4.3 动量方程
2.4.4 能量方程
2.4.5 三维守恒方程组
2.5 多组分有反应流动中相似准则
参考文献
3 预混气体着火与燃烧
3.1 反应系统中的临界现象
3.1.1 概述
3 1.2 着火条件
3.1.3 非稳态分析法
3.1.4 着火感应期
3.1.5 稳态分析法
3.2 层流燃烧与湍流燃烧
3.2.1 层流火焰的内部结构及传播机理
3.2.2 层流火焰传播方程
3.2.3 湍流燃烧及湍流火焰的物理描述
3.2.4 非均匀湍流场的数学模型及雷诺应力的处理方法
3.3 扩散燃烧
3.4 挥发性的燃烧理论
3.5 燃烧—爆轰转变及滞后爆轰转变现象
参考文献
4 气相爆轰理论
4.1 冲击波理论
4.1.1 冲击波
4.1.2 平面正冲击波关系式
4 1.3 空气中的平面正冲击波
4.1.4 冲击波Hugonjot曲线及冲击波的性质
4.1.5 运动冲击波的正反射
4.1.6 运动冲击波的斜反射
4.2 爆轰波理论
4.2.1 定常爆轰波C-J理论
4.2.2 爆轰波的Z-N-D模型
4.3 爆轰产物的运动
4.3 1 一维非定常等熵流动方程组
4.3.2 爆轰产物的一维飞散流动
4.3 3爆轰波阵面后的一维流动
4.3.4 有限长度药柱爆轰产物的一维流动
4.3.5 装药中间引爆时爆轰产物的一维流动
参考文献
5 的燃烧
5.1 的点火类型与机理
5.1.1 点火现象和点火准则
5.1.2 点火理论模型
5 1.3 点火理论及模型的比较
5.1.4 发射装药的点火和传火
5.1.5 固体推进剂的点火
5.2 火焰和燃烧产物的传播
5.2.1 点燃烧产物沿药床的传播
5 2 2 静止情况下火焰沿药面的传播
5.3 燃烧波结构与特性
5 3 1 均质的燃烧波结构
5.3.2 均质燃烧理论模型
5.3.3 双基推进剂燃烧理论
5.4 复合推进剂的燃烧
5.4.1 高氯酸铵复合
5.4.2 复合推进剂燃烧理论
5.4.3 硝胺复合推进剂燃烧理论
5.5 平台的燃烧理论
5 5.1 燃烧中发生的物理化学过程
5.5.2 平台燃烧的物理一数学模型
5.6 液体推进剂的燃烧理论
5.7 发射药的燃烧
5.7.1 发射过程理论模型
5.7.2 发射药能量释放控制
5.8 燃烧速度的控制方法
5.8.1 燃速压力指数的控制
5.8.2 燃烧温度系数的控制
参考文献
6 凝聚爆轰
6.1 凝聚爆轰反应机理
6.2 爆轰参数的计算
6.2.1 爆轰方程组
6.2.2 爆轰产物状态方程
6.2.3 爆轰参数近似计算
6.3 装药对爆轰传播的影响
6.3.1 装药直径对爆轰传播的影响
6.3.2 装药密度与爆轰参数的关系
参考文献
7 化学反应流方程组的数值解法
7.1 数值计算方法
7.1.1 数值网格生成
7.1.2 微分方程离散
7.1.3 代数方程的求解
7.2 计算网格的生成
7.2.1 网格生成技术简介
7.2.2 网格生成技术基本方法
7.3 有限体积算法
7.3.1 有限体积算法基本思路和做法
7.3.2 TVD格式
7.3.3 HLLC格式
7.3.4 有限体积算法的精度和守恒性分析
7.4 化学反应流数值计算
7.4.1 化学反应源项的计算
7.4.2 压力偏导数的推导及处理
7.4.3 温度的迭代计算
7.4.4 扩散项的计算
7.4.5 边界条件的处理
7.5 算例分析
7.5.1 等容、等压化学平衡
7.5.2 C-J爆轰温度、压力和速度的计算
7.5.3 超声速扩散火焰
7.5.4 驻定斜爆轰波数值计算
7.5.5 膛口流场数值模拟
参考文献