非稳态燃烧室物理学 在线 lit 下载 kindle 免费 pdf docx 电子版 txt

清洁、可持续的能源系统是时代发展的必然要求。大部分工程应用表明，基于燃烧的能量转换系统仍是未来能源利用的主导方式。非稳态燃烧问题是开发清洁、高效燃烧系统（如用于发电、制热或推进作用的燃烧系统）所面临的关键挑战之一。本书是目前第一部系统讨论该课题的综合性专著，重点关注发生在燃烧、流动与声学相互作用过程中的系统动力学，并将这些不同研究领域综起来分析，系统揭示燃烧室内非稳态过程的内在物理本质。

引言

概述

第1章 概论和基本方程

1.1 多组分完全气体热力学关系

1.2 连续方程

1.3 动量方程

1.4 组分守恒方程

1.5 能量方程

1.6 符号说明

1.6.1 拉丁字母

1.6.2 希腊字母

1.6.3 下标

1.6.4 上标

1.6.5 其他符号

习题

参考文献

第2章 扰动的分解与演化

2.1 流动微扰的数学描述

2.2 均匀无黏流动中小振幅扰动的传播

2.2.1 分解方法

2.2.2 关于上述分解的说明

2.2.3 分子输运对扰动分解的影响

2.3 模式耦合过程

2.3.1 通过边界条件耦合

2.3.2 通过流动非均匀性耦合

2.3.3 非线性耦合

2.4 扰动场有关的能量密度和能量通量

2.5 扰动的线性稳定与非线性稳定

2.5.1 线性稳定与不稳定系统

2.5.2 非线性不稳定系统

2.5.3 强迫振荡系统和极限环系统

习题

参考文献

第3章 流动稳定性Ⅰ——引言

3.1 平行流自然振荡模式：基本方程

3.2 时间不稳定性的一般性结论

3.2.1 时间不稳定的必要条件

3.2.2 增长速率和扰动传播速度的连界

3.3 对流不稳定和绝对不稳定

3.4 拓展示例：空间混合层

3.5 全局稳定性与非平行流

习题

参考文献

第4章 流动稳定性Ⅱ——普通燃烧室流场

4.1 自由剪切层

4.1.1 流动稳定性与不稳定结构

4.1.2 谐振激励效应

4.2 尾迹流及钝体流场

4.2.1 平行流稳定性分析

4.2.2 钝体尾迹流

4.2.3 分离剪切层

4.2.4 谐振激励效应

4.3 射流

4.3.1 平行流稳定性分析

4.3.2 恒定密度射流动力学

4.3.3 谐振激励效应

4.3.4 横向射流

4.4 旋流和尾迹流

4.4.1 涡破碎

4.4.2 旋流和尾迹流动力学

4.4.3 谐振激励效应

4.5 后向台阶和凹腔

4.5.1 平行流稳定性分析

4.5.2 非稳态流动结构

习题

参考文献

第5章 声波传播Ⅰ——基本概念

5.1 行波与驻波

5.2 边界条件：反射系数和阻抗

5.3 简单几何构型的自然模态

5.3.1 一维模态

5.3.2 多维矩形管道的模态

5.3.3 圆形管道的模态

5.3.4 集总元件及亥姆霍兹共振器

5.3.5 对流模态

5.4 受迫振荡

5.4.1 一维强迫及共振

5.4.2 管道的受迫振荡和截止模态

习题

参考文献

第6章 声波传播Ⅱ——释热、复杂几何及平均流影响

6.1 引言

6.2 平均流影响

6.2.1 平均流对波传播的影响

6.2.2 平均流对边界条件的影响

6.3 温度变化影响

6.3.1 示例问题：波通过变温区的反射与透射

6.3.2 示例问题：变温度区域的自然频率

6.4 面积变化影响

6.4.1 基准结果

6.4.2 等熵喷管/扩张管及声/熵耦合

6.4.3 不稳定涡的产生和声学阻尼

6.5 声学阻尼过程

6.6 非稳态释热影响

6.6.1 热声稳定性模型问题

6.6.2 热声稳定性趋势的进一步讨论

6.7 非线性效应和极限环

6.7.1 模态公式和振幅方程

6.7.2 非线性源项

习题

参考文献

第7章 火焰与流动的相互作用

7.1 预混火焰的跃变关系

7.1.1 公式

7.1.2 穿过火焰的速度和压力关系

7.1.3 穿过火焰的涡量关系

7.2 物质和火焰表面的拉伸

7.2.1 物质表面拉伸

7.2.2 预混火焰拉伸

7.2.3 示例问题：涡引起的物质线拉伸

7.3 预混火焰对迎面气流的影响

习题

参考文献

第8章 点火

8.1 概述

8.2 自点火

8.2.1 均匀预混反应物的点火

8.2.2 损失和流动不均匀性的影响

8.3 强迫点火

习题

参考文献

第9章 火焰内部过程

9.1 预混火焰概述

9.1.1 预混火焰结构

9.1.2 预混火焰相关性

9.2 预混火焰的拉伸和熄灭

9.2.1 概述

9.2.2 火焰拉伸表达式

9.2.3 弱拉伸效应

9.2.4 强拉伸效应、消耗与偏移速度以及熄火

9.3 预混火焰：非稳态效应

9.4 非预混火焰概述

9.5 非预混火焰的有限速率效应

9.6 边缘火焰和火焰传播

9.6.1 概述

9.6.2 Buckmaster的边缘火焰模型

9.6.3 边缘火焰速度

9.6.4 火焰边缘处的条件

9.6.5 着火后火焰传播的含义

9.7 固有的火焰不稳定

习题

参考文献

第10章 火焰稳定，回火，火焰维持和吹脱

10.1 回火和火焰维持

10.1.1 核心流区的火焰传播

10.1.2 边界层回火

10.2 火焰温度与吹脱

10.2.1 预混火焰基本影响因素：流动速度和燃烧速度的运动学平衡

10.2.2 剪切层稳定火焰的拉伸率

10.2.3 产物回流对火焰稳定和吹脱的影响

10.2.4 非预混火焰的抬举和吹脱

参考文献

第11章 强迫响应Ⅰ——小火焰动力学

11.1 长度/时间尺度概述

11.1.1 预混火焰与宽频带扰动场的相互作用

11.1.2 火焰与窄频带速度扰动场的相互作用

11.2 预混火焰面动力学

11.2.1 公式和模型问题

11.2.2 常值燃烧速度火焰的线性动力学

11.2.3 非线性火焰锋动力学

11.3 非预混火焰面动力学

11.3.1 公式和观测结果

11.3.2 示例一：混合层

11.3.3 示例二：瞬态滞止火焰

11.3.4 示例三：等温非预混和预混火焰的涡卷吸

11.3.5 示例四：受限、通风过度火焰的谐振强迫响应

习题

参考文献

第12章 强迫响应Ⅱ——释热动力学

12.1 强迫作用火焰下的响应机理概述

12.2 预混火焰——线性动力学

12.2.1 公式

12.2.2 速度耦合线性火焰响应

12.2.3 当量比耦合

12.3 谐振强迫预混火焰——非线性影响

12.3.1 运动恢复

12.3.2 稳定点的动力学

12.3.3 时均火焰和流场

12.3.4 几何形状和火焰面积空间分布

12.3.5 质量燃烧速率和反应热变化

12.4 宽带激励和湍流火焰速度

12.4.1 扰动对时均燃烧速率的影响

12.4.2 湍流引起的释热脉动

12.4.3 宽带燃烧噪声

习题

参考文献

习题答案

Tim C.Lieuwen博士是佐治亚理工学院航空航天工程学院教授。Lieuwen博士的研究兴趣广泛，涉及能源、环境和推进领域，特别是在化学反应流体力学和声学方面造诣很深。他曾主持编撰了2部专著，撰写了7个章节，发表了200多篇论文，持有3个。他是AIAA航天和航空系列的首席主编，也是《推进与动力》、《燃烧科学技术》、《燃烧研究进展》等杂志的副主编。他是美国机械工程师协会（ASME）研究员，曾获得多个奖项，包括AIAA（美国航空航天学会）劳伦斯斯佩里奖、ASME威斯汀豪斯银奖、ASME很好论文奖、希格玛西青年教师奖和美国自然科学基金委杰出青年学者奖。Lieuwen博士与他的夫人和四个女儿居住在美国亚特兰大州。

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书籍介绍

清洁、可持续的能源系统是时代发展的必然要求。大部分工程应用表明，基于燃烧的能量转换系统仍是未来能源利用的主导方式。非稳态燃烧问题是开发清洁、高效燃烧系统（如用于发电、制热或推进作用的燃烧系统）所面临的关键挑战之一。本书是目前第一部系统讨论该课题的综合性专著，重点关注发生在燃烧、流动与声学相互作用过程中的系统动力学，并将这些不同研究领域综起来分析，系统揭示燃烧室内非稳态过程的内在物理本质。