本書面向未來高性能航空航天動力裝置燃燒室中必將涉及的超臨界煤油噴射燃燒技術，進行了概念性闡述和研究現狀綜述，系統展示和總結了課題組十余年來積累的創新研究成果，內容包括超臨界態航空煤油物性、噴射流量特性、蒸發特性、噴射和摻混特性、擴散燃燒基礎火焰特性，以及航空煤油超臨界噴射數值仿真等。本書的主要特色在于將理論分析計算與試驗研究緊密結合，力求突出科學性、新穎性、指導性和實用性，例如： 針對超臨界航空煤油物性研究，采用試驗測量密度并對計算方法進行修正；針對航空煤油跨臨界噴射特征量，采用試驗研究結合理論推導的方式得出破碎長度經驗公式等。
目錄
叢書序
前言
第1章緒論
1.1液態碳氫燃料超臨界噴射燃燒研究背景001
1.1.1未來先進航空航天動力裝置性能需求對超臨界噴射燃燒研究的牽引001
1.1.2未來先進航空航天動力裝置冷卻需求對超臨界噴射燃燒的牽引003
1.1.3液態碳氫燃料超臨界噴射燃燒的特殊性004
1.2超臨界噴射燃燒的類型及特點009
1.2.1超臨界流體跨臨界噴射燃燒010
1.2.2部分跨臨界區域噴射燃燒010
1.2.3無相變超臨界噴射燃燒011
1.3超臨界噴射燃燒相關研究現狀011
1.3.1超臨界物性變化及流量特性研究012
1.3.2超臨界液滴蒸發研究015
1.3.3超臨界噴射和摻混特性研究018
1.3.4超臨界燃燒特性研究020
1.3.5超臨界液態碳氫燃料噴射燃燒應用研究027
1.4液態碳氫燃料超臨界噴射燃燒研究面臨的挑戰029
1.4.1復雜組分下的超臨界物性計算模型準確性030
1.4.2相變及物性劇烈變化下的數值仿真精度保證031
1.4.3針對全新領域的恰當試驗測試手段選取031
1.5本書主要內容介紹032
參考文獻032
第2章超臨界航空煤油物性研究
2.1組分構成040
2.2臨界區間的試驗測量042
2.2.1測量方法042
2.2.2相變形態隨溫度的變化043
2.2.3相變形態隨壓力的變化047
2.2.4臨界區間的選定048
2.3密度試驗測量及計算方法研究048
2.3.1試驗測試方法探索048
2.3.2計算方法研究052
2.3.3計算方法的修正054
2.4泡點和露點的試驗測量056
2.4.1試驗測試方法探索057
2.4.2試驗結果分析058
2.5比定壓熱容的計算方法研究062
2.5.1氣體比定壓熱容的計算方法062
2.5.2偏差函數法063
2.5.3比定壓熱容計算實例066
2.6黏性的計算方法研究068
2.7導熱系數的計算方法研究071
參考文獻073
第3章航空煤油超臨界噴射流量特性研究
3.1超臨界噴射流量測量的特殊性分析075
3.2超臨界煤油流量特性的數值模擬方法076
3.3超臨界煤油流量特性的試驗測試方法077
3.4基于再生冷卻的超臨界煤油的流量分配特性079
3.5超臨界煤油流量特性的試驗探索080
3.5.1實驗系統搭建080
3.5.2試驗結果分析082
參考文獻084
第4章航空煤油超臨界蒸發特性研究
4.1實驗系統和研究方法087
4.2RP3煤油液滴在超臨界環境中的蒸發特性089
4.2.1燃油油滴的初始直徑089
4.2.2環境參數對油滴蒸發特性的影響090
4.2.3油滴初始溫度對蒸發特性的影響094
參考文獻097
第5章超臨界航空煤油噴射和摻混特性研究
5.1實驗測量系統099
5.1.1實驗系統099
5.1.2測量系統101
5.2液態航空煤油跨臨界射流破碎形態研究104
5.2.1射流破碎形態介紹104
5.2.2射流破碎形態研究105
5.2.3射流破碎長度研究108
5.3超臨界航空煤油跨臨界噴射特性研究111
5.3.1射流噴射擴張角研究111
5.3.2冷凝距離研究114
5.3.3卷吸邊界層研究115
5.4超臨界航空煤油同軸噴射與摻混特性研究118
5.4.1超臨界航空煤油同軸噴射的近噴嘴激波結構118
5.4.2超臨界煤油同軸摻混射流冷凝距離和射流擴張角的變化規律119
參考文獻122
第6章超臨界燃料噴射與燃燒的數值仿真研究
6.1超臨界噴射模型124
6.1.1控制方程124
6.1.2系數矩陣的預處理127
6.1.3非定常項的雙時間推進法129
6.1.4對流項的Roe通量分裂130
6.1.5超臨界物性計算方法與噴射模型耦合131
6.2超臨界燃油的噴射特性研究132
6.2.1環境壓力的影響134
6.2.2環境溫度的影響136
6.2.3噴射溫度的影響138
6.3偽沸騰對射流特性的影響分析139
6.3.1數值模型驗證140
6.3.2數值結果分析141
6.4超臨界燃油湍流燃燒數值研究簡介148
參考文獻151
第7章超臨界航空煤油擴散燃燒基礎特性研究
7.1超臨界擴散燃燒的特殊性155
7.2大分子碳氫燃料液滴在超臨界環境中的燃燒特性157
7.2.1大分子碳氫燃料液滴在超臨界環境中的燃燒形態157
7.2.2大分子碳氫燃料液滴在超臨界環境中的燃燒壽命159
7.3超臨界航空煤油射流火焰基礎燃燒特性161
7.3.1超臨界航空煤油熱伴流環境中的近噴嘴射流結構163
7.3.2擴散火焰抬升高度的變化164
7.3.3擴散火焰擴張角的變化166
7.3.4射流火焰卷吸層厚度的變化169
參考文獻171
第8章超臨界航空煤油在發動機中的應用研究
8.1超臨界航空煤油在航空發動機中的應用分析173
8.1.1應用背景173
8.1.2超臨界態航空煤油的應用174
8.1.3超臨界態航空煤油應用的挑戰176
8.2超臨界航空煤油在沖壓發動機中的應用分析176
8.3超臨界燃油在內燃機中的應用分析178
8.4超臨界煤油在脈沖爆震火箭發動機中應用的試驗研究179
8.4.1脈沖爆震發動機簡介179
8.4.2不同溫度煤油霧化特性180
8.4.3對發動機工作穩定性的影響182
8.4.4對發動機推力和比沖的影響184
參考文獻191
第9章液態碳氫燃料超臨界噴射燃燒研究展望
9.1液態碳氫燃料超臨界噴射燃燒機理與基礎性研究193
9.2液態碳氫燃料超臨界噴射燃燒關鍵技術研究194
9.3液態碳氫燃料超臨界噴射燃燒工程應用研究194
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