火箭发射燃气动力学

本书阐述了火箭发射过程燃气流推进、分布特性以及燃气流对火箭、发射系统作用气动特性等内容。全书共8章，从理论基础、数值模拟研究方法、试验研究方法着手，依次阐述自由喷流状态燃气流场、发射燃气流导流方式及导流特性、复杂发射技术条件的燃气流场及气动特性。阐述循序渐进，旨在总结、提炼作者在大型火箭复杂发射燃气动力学领域研究思路、方法、成果，包括复杂发射技术条件数值模拟网格分辨率控制方法、复杂结构扰动环境燃气流对流传热预示方法、喷流缩比试验模拟方法等创新研究方法，也涉及火箭发射瞬态燃气流场研究、复杂结构烧蚀传热特性研究、喷水多相流场研究、喷流噪声研究、喷流缩比试验流场与气动特性相似性综合证明等近期新研究成果。 本书可供火箭发射技术、气体动力学领域专业研究人员参考，也可供兵器科学与技术、航空宇航科学与技术、动力工程与工程热物理等专业的研究生学习和借鉴。

第1章 概论
1.1 火箭发射燃气动力学学科由来及相关术语
1.2 火箭发射燃气动力学研究进展
1.3 火箭典型发射技术及发射燃气动力学承担的任务
1.4 大型火箭发射燃气动力学研究面临的困难
1.5 主要研究方向及研究内容
第2章 火箭发射燃气动力学理论基础
2.1 燃气流动输运方程及状态方程
2.2 混合燃气介质热物性方程
2.3 湍流模型
2.4 边界层理论
第3章 火箭发射燃气动力学数值模拟方法
3.1 数值模拟基本思路
3.2 数值模拟网格模型开发
3.2.1 网格域形成及分区方法
3.2.2 子区域网格剖分及质量控制方法
3.3 数值模拟算法
3.3.1 数值模拟算法选择基本思路
3.3.2 基于网格单元的输运方程离散数学形式
3.3.3 离散输运方程组求解算法原理
3.4 数值模拟边界条件处理
3.4.1 边界条件处理基本方法
3.4.2 火箭发动机参数封闭性确定方法
第4章 火箭发射燃气动力学试验方法
4.1 试验研究的基本思路与途径
4.2 喷流缩比试验相似理论及相似参数
4.2.1 相似理论基础
4.2.2 喷流缩比试验基本相似参数
4.2.3 基本相似参数拓展应用
4.3 试验方案设计
4.3.1 方案设计总体原则与基本流程
4.3.2 单喷管火箭专项喷流试验方案
4.4 试验测试及分析方法
4.4.1 测试内容及测试途径
4.4.2 接触式测试基本原理及方法
4.4.3 试验数据采集与处理基本方法
第5章 自由喷流状态燃气流场
5.1 火箭发动机工作参数及燃气流场参数无量纲形式
5.2 燃气流场分布特性
5.2.1 过膨胀燃气流场分布特性
5.2.2 燃气流参数空间变化特性
5.2.3 欠膨胀燃气流场分布特性
5.3 燃气流推进特性
5.3.1 燃气流场瞬态分布及变化特性
5.3.2 火箭发动机初始工作状态对燃气流推进的影响
5.3.3 燃气流冲击波变化特性
5.4 环境气压对燃气流场的影响
5.5 火箭发动机条件对燃气流场的影响
5.5.1 火箭发动机工作压力变化的影响
5.5.2 推进剂燃温变化的影响
5.5.3 喷口马赫数的影响
5.5.4 喷管型面类型的影响
5.5.5 喷管出口扩张半角的影响
5.6 燃气流场相似性
5.7 数值模拟方法影响
5.7.1 数值模拟算法影响
5.7.2 湍流模型影响
5.7.3 气体介质物性的影响
5.7.4 网格模型的影响
第6章 燃气流导流方式及导流特性
6.1 火箭发射典型导流方式
6.2 燃气流瞬态导流及推进特性
6.2.1 轴对称导流及推进特性
6.2.2 双面导流及推进特性
6.2.3 单面导流及推进特性
6.2.4 三面导流及推进特性
6.2.5 四面导流及推进特性
6.3 导流装置气动基本特性
6.3.1 气动特性参数无量纲形式
6.3.2 轴对称导流装置气动特性
6.3.3 双面导流装置气动特性
6.4 缩比试验导流特性的相似性
6.5 火箭发动机条件对导流特性的影响
6.5.1 火箭发动机工作条件的影响
6.5.2 喷管结构条件的影响
6.6 燃气物性对导流特性的影响
6.7 导流型面结构条件对导流特性的影响
6.7.1 导流型面气动外形设计方法
6.7.2 结构尺寸变化的影响
6.8 导流特性数值模拟校验与实验验证
6.8.1 数值模拟算法校验
6.8.2 湍流模型校验
6.8.3 边界层模型校验
6.8.4 双面导流实验验证
6.8.5 单面导流实验验证
第7章 大型火箭发射复杂燃气流场及气动特性
7.1 单喷管火箭冷发射燃气流场及气动特性
7.1.1 弹射燃气流场及气动特性
7.1.2 筒口效应
7.1.3 火箭发动机点火燃气流场及气动特性
7.1.4 注水冷却燃气流场
7.2 单喷管火箭热发射燃气流场及气动特性
7.2.1 传统双面导流发射燃气流场及气动特性
7.2.2 新型双面导流热发射燃气流场及气动特性
7.2.3 单面导流热发射燃气流场及气动特性
7.3 运载火箭发射燃气流场及气动特性
7.3.1 中型运载火箭发射燃气流场及气动特性
7.3.2 大型运载火箭发射燃气流场及气动特性
7.3.3 发射燃气流噪声特性及喷水降噪特性
第8章 展望
8.1 理论研究展望
8.2 试验研究展望
参考文献