清潔、可持續(xù)的能源系統(tǒng)是時(shí)代發(fā)展的必然要求。大部分工程應(yīng)用表明,基于燃燒的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)仍是未來能源利用的主導(dǎo)方式。非穩(wěn)態(tài)燃燒問題是開發(fā)清潔、高效燃燒系統(tǒng)(如用于發(fā)電、制熱或推進(jìn)作用的燃燒系統(tǒng))所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。蒂姆·C.劉雯所*的《非穩(wěn)態(tài)燃燒室物理學(xué)(精)》是目前**部系統(tǒng)討論該課題的綜合性專*,重點(diǎn)關(guān)注發(fā)生在燃燒、流動(dòng)與聲學(xué)相互作用過程中的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué),并將這些不同研究領(lǐng)域綜合起來分析,系統(tǒng)揭示燃燒室內(nèi)非穩(wěn)態(tài)過程的內(nèi)在物理本質(zhì)。
引言
概述
第1章 概論和基本方程
1.1 多組分完全氣體熱力學(xué)關(guān)系
1.2 連續(xù)方程
1.3 動(dòng)量方程
1.4 組分守恒方程
1.5 能量方程
1.6 符號(hào)說明
1.6.1 拉丁字母
1.6.2 希臘字母
1.6.3 下標(biāo)
1.6.4 上標(biāo)
1.6.5 其他符號(hào)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第2章 擾動(dòng)的分解與演化
2.1 流動(dòng)微擾的數(shù)學(xué)描述
2.2 均勻無黏流動(dòng)中小振幅擾動(dòng)的傳播
2.2.1 分解方法
2.2.2 關(guān)于上述分解的說明
2.2.3 分子輸運(yùn)對(duì)擾動(dòng)分解的影響
2.3 模式耦合過程
2.3.1 通過邊界條件耦合
2.3.2 通過流動(dòng)非均勻性耦合
2.3.3 非線性耦合
2.4 擾動(dòng)場有關(guān)的能量密度和能量通量
2.5 擾動(dòng)的線性穩(wěn)定與非線性穩(wěn)定
2.5.1 線性穩(wěn)定與不穩(wěn)定系統(tǒng)
2.5.2 非線性不穩(wěn)定系統(tǒng)
2.5.3 強(qiáng)迫振蕩系統(tǒng)和極限環(huán)系統(tǒng)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第3章 流動(dòng)穩(wěn)定性Ⅰ引言
3.1 平行流自然振蕩模式:基本方程
3.2 時(shí)間不穩(wěn)定性的一般性結(jié)論
3.2.1 時(shí)間不穩(wěn)定的必要條件
3.2.2 增長速率和擾動(dòng)傳播速度的連界
3.3 對(duì)流不穩(wěn)定和絕對(duì)不穩(wěn)定
3.4 拓展示例:空間混合層
3.5 全局穩(wěn)定性與非平行流
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第4章 流動(dòng)穩(wěn)定性Ⅱ普通燃燒室流場
4.1 自由剪切層
4.1.1 流動(dòng)穩(wěn)定性與不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
4.1.2 諧振激勵(lì)效應(yīng)
4.2 尾跡流及鈍體流場
4.2.1 平行流穩(wěn)定性分析
4.2.2 鈍體尾跡流
4.2.3 分離剪切層
4.2.4 諧振激勵(lì)效應(yīng)
4.3 射流
4.3.1 平行流穩(wěn)定性分析
4.3.2 恒定密度射流動(dòng)力學(xué)
4.3.3 諧振激勵(lì)效應(yīng)
4.3.4 橫向射流
4.4 旋流和尾跡流
4.4.1 渦破碎
4.4.2 乏流和尾跡流動(dòng)力學(xué)
4.4.3 諧振激勵(lì)效應(yīng)
4.5 后向臺(tái)階和凹腔
4.5.1 平行流穩(wěn)定性分析
4.5.2 非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)結(jié)構(gòu)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第5章 聲波傳播I基本概念
5.1 行波與駐波
5.2 邊界條件:反射系數(shù)和阻抗
5.3 簡單幾何構(gòu)型的自然模態(tài)
5.3.1 一維模態(tài)
5.3.2 多維矩形管道的模態(tài)
5.3.3 圓形管道的模態(tài)
5.3.4 集總元件及亥姆霍茲共振器
5.3.5 對(duì)流模態(tài)
5.4 受迫振蕩
5.4.1 一維強(qiáng)迫及共振
5.4.2 管道的受迫振蕩和截止模態(tài)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第6章 聲波傳播Ⅱ釋熱、復(fù)雜幾何及平均流影響
6.1 引言
6.2 平均流影響
6.2.1 平均流對(duì)波傳播的影響
6.2.2 平均流對(duì)邊界條件的影響
6.3 溫度變化影響
6.3.1 示例問題:波通過變溫區(qū)的反射與透射
6.3.2 示例問題:變溫度區(qū)域的自然頻率
6.4 面積變化影響
6.4.1 基準(zhǔn)結(jié)果
6.4.2 等熵噴管/擴(kuò)張管及聲/熵耦合
6.4.3 不穩(wěn)定渦的產(chǎn)生和聲學(xué)阻尼
6.5 聲學(xué)阻尼過程
6.6 非穩(wěn)態(tài)釋熱影響
6.6.1 熱聲穩(wěn)定性模型問題
6.6.2 熱聲不穩(wěn)定趨勢的進(jìn)一步討論
6.7 非線性效應(yīng)和極限環(huán)
6.7.1 模態(tài)公式和振幅方程
6.7.2 非線性源項(xiàng)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第7章 火焰與流動(dòng)的相互作用
7.1 預(yù)混火焰的躍變關(guān)系
7.1.1 公式
7.1.2 穿過火焰的速度和壓力關(guān)系
7.1.3 穿過火焰的渦量關(guān)系
7.2 物質(zhì)和火焰表面的拉伸
7.2.1 物質(zhì)表面拉伸
7.2.2 預(yù)混火焰拉伸
7.2.3 示例問題:渦引起的物質(zhì)線拉伸
7.3 預(yù)混火焰對(duì)迎面氣流的影響
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第8章 點(diǎn)火
8.1 概述
8.2 自點(diǎn)火
8.2.1 均勻預(yù)混反應(yīng)物的點(diǎn)火
8.2.2 損失和流動(dòng)不均勻性的影響
8.3 強(qiáng)迫點(diǎn)火
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第9章 火焰內(nèi)部過程
9.1 預(yù)混火焰概述
9.1.1 預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)
9.1.2 預(yù)混火焰相關(guān)性
9.2 預(yù)混火焰的拉伸和熄滅
9.2.1 概述
9.2.2 火焰拉伸表達(dá)式
9.2.3 弱拉伸效應(yīng)
9.2.4 強(qiáng)拉伸效應(yīng)、消耗與偏移速度以及熄火
9.3 預(yù)混火焰:非穩(wěn)態(tài)效應(yīng)
9.4 非預(yù)混火焰概述
9.5 非預(yù)混火焰的有限速率效應(yīng)
9.6 邊緣火焰和火焰?zhèn)鞑? 9.6.1 概述
9.6.2 Buckmaster的邊緣火焰模型
9.6.3 邊緣火焰速度
9.6.4 火焰邊緣處的條件
9.6.5 著火后火焰?zhèn)鞑サ暮x
9.7 固有的火焰不穩(wěn)定
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第10章 火焰穩(wěn)定,回火,火焰維持和吹脫
10.1 回火和火焰維持
10.1.1 核心流區(qū)的火焰?zhèn)鞑? 10.1.2 邊界層回火
10.2 火焰穩(wěn)定與吹脫
10.2.1 預(yù)混火焰基本影響因素:流動(dòng)速度和燃燒速度的運(yùn)動(dòng)學(xué)平衡
10.2.2 剪切層穩(wěn)定火焰的拉伸率
10.2.3 產(chǎn)物回流對(duì)火焰穩(wěn)定和吹脫的影響
10.2.4 非預(yù)混火焰的抬舉和吹脫
參考文獻(xiàn)
第11章 強(qiáng)迫響應(yīng)Ⅰ小火焰動(dòng)力學(xué)
11.1 長度/時(shí)間尺度概述
11.1.1 預(yù)混火焰與寬頻帶擾動(dòng)場的相互作用
11.1.2 火焰與窄頻帶速度擾動(dòng)場的相互作用
11.2 預(yù)混火焰面動(dòng)力學(xué)
11.2.1 公式和模型問題
11.2.2 常值燃燒速度火焰的線性動(dòng)力學(xué)
11.2.3 非線性火焰鋒動(dòng)力學(xué)
11.3 非預(yù)混火焰面動(dòng)力學(xué)
11.3.1 公式和觀測結(jié)果
11.3.2 示例一:混合層
11.3.3 示例二:瞬態(tài)滯止火焰
11.3.4 示例三:等溫非預(yù)混和預(yù)混火焰的渦卷吸
11.3.5 示例四:受限、通風(fēng)過度火焰的諧振強(qiáng)迫響應(yīng)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第12章 強(qiáng)迫響應(yīng)Ⅱ釋熱動(dòng)力學(xué)
12.1 強(qiáng)迫作用下火焰的響應(yīng)機(jī)理概述
12.2 預(yù)混火焰線性動(dòng)力學(xué)
12.2.1 公式
12.2.2 速度耦合線性火焰響應(yīng)
12.2.3 當(dāng)量比耦合
12.3 諧振強(qiáng)迫預(yù)混火焰非線性影響
12.3.1 運(yùn)動(dòng)恢復(fù)
12.3.2 穩(wěn)定點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)
12.3.3 時(shí)均火焰和流場
12.3.4 幾何形狀和火焰面積空間分布
12.3.5 質(zhì)量燃燒速率和反應(yīng)熱變化
12.4 寬帶激勵(lì)和湍流火焰速度
12.4.1 擾動(dòng)對(duì)時(shí)均燃燒速率的影響
12.4.2 湍流引起的釋熱脈動(dòng)
12.4.3 寬帶燃燒噪聲
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
習(xí)題答案