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燃燒理論及數值方法(原著第三版) 版權信息
- ISBN：9787122427724
- 條形碼：9787122427724 ; 978-7-122-42772-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
燃燒理論及數值方法(原著第三版) 本書特色
（1）本書英文版由法國國家科學院院士、法國國家科學研究中心主任、國際燃燒領域期刊《Combustion and Flame》主編Thierry Poinsot 和圖盧茲流體力學研究所高 級研究員Denis Veynaute合作編寫，第1版于2005年出版，本次翻譯出版的是第3版，其引用次數近4000次，足見其在國際燃燒領域的突出反響。該教材在法國的圖盧茲大學以及美國的斯坦福大學，都有非常好的應用。 （2）本書結合了知名教授Thierry Poinsot長期從事燃氣輪機燃燒方面的工作背景，深入淺出地解釋了基本的燃燒理論和建模方面的專業知識，即便沒有該領域的專業背景，也可對燃燒現象非常好的理解。 （3）本書內容可為熟悉流體力學的讀者提供所有必要的信息來深入了解數值燃燒。 （4）本書關注的是控制方程的選取，而不是如何求解這些方程。 （5）本書通過解釋關于推進系統中的燃燒相關代碼，將理論和數值方法有效的結合起來。
燃燒理論及數值方法(原著第三版) 內容簡介
本書譯自《燃燒理論與數值方法》英文第3版。 本書從燃燒學的一些基本概念和原理入手，深入介紹了基本的燃燒理論以及如何通過數值仿真，準確、真實地實現燃燒現象。全書共10章，前3章為燃燒領域的初學者提供了良好的入門教材，第4~6章為從事湍流燃燒數值模擬的研究生和工程師提供了一個不錯的參考，第8章和第10章為燃燒不穩定性領域的學者提供了一些相關知識和精彩素材，第7章的壁面與火焰相互作用和第9章的邊界條件處理，為實現高保真燃燒器數值模擬提供了關鍵技術。 全書語言流暢，圖文并茂，論理清楚，實用性強，是一本燃燒學方面的經典教材。 本書可作為機械工程、熱能與動力工程和相近專業領域學生的教材，也可供機械、航天、航空等動力領域的研究人員參考使用。
燃燒理論及數值方法(原著第三版) 目錄
第1章反應流的守恒方程
1.1基本形式001
1.1.1原始變量的選擇001
1.1.2動量守恒009
1.1.3質量守恒和組分守恒009
1.1.4擴散速度：完整方程與近似方法010
1.1.5能量守恒013
1.2常用的簡化形式016
1.2.1等壓火焰016
1.2.2所有組分的比熱容相等017
1.2.3混合物的比熱容恒定018
1.3守恒方程總結019
1.4燃燒方式020
參考文獻021
第2章層流預混火焰
2.1引言022
2.2守恒方程和數值解022
2.3一維穩態層流預混火焰024
2.3.1一維火焰的算法024
2.3.2敏感性分析026
2.4層流預混火焰的理論解027
2.4.1單步化學反應守恒方程的推導028
2.4.2熱化學和化學反應率029
2.4.3溫度和燃料質量分數的等效關系031
2.4.4反應率032
2.4.5火焰速度的解析解035
2.4.6火焰速度的廣義表達式039
2.4.7化學反應簡化模型的剛性041
2.4.8火焰速度隨溫度和壓力的變化042
2.5預混火焰的厚度043
2.5.1簡單化學反應模型043
2.5.2復雜化學反應模型045
2.6火焰拉伸理論045
2.6.1拉伸率的定義和表示045
2.6.2靜止火焰的拉伸率047
2.6.3舉例：無拉伸火焰048
2.6.4舉例：拉伸火焰049
2.7火焰速度051
2.7.1火焰速度的定義051
2.7.2層流平面未拉伸火焰的火焰速度053
2.7.3拉伸火焰的火焰速度和Markstein長度054
2.8層流火焰前鋒的不穩定性062
參考文獻063
第3章層流擴散火焰
3.1擴散火焰構型066
3.2擴散火焰的基礎理論068
3.2.1守恒標量和混合物分數068
3.2.2混合物分數空間中的火焰結構070
3.2.3穩態小火焰假設071
3.2.4摻混問題和火焰結構問題072
3.2.5擴散火焰結構的模型072
3.3不可逆無限快化學反應的火焰結構075
3.3.1Burke-Schumann火焰結構075
3.3.2擴散火焰中*高局部火焰溫度077
3.3.3擴散火焰和預混火焰中的*高火焰溫度077
3.3.4擴散燃燒器中的*高溫度和平均溫度078
3.4不可逆快速化學反應條件下的完整解079
3.4.1化學反應無限快且密度恒定的一維非穩態無應變擴散火焰079
3.4.2化學反應無限快且密度恒定的一維穩態應變擴散火焰082
3.4.3化學反應無限快且密度恒定的一維非穩態應變擴散火焰084
3.4.4均勻流場中的射流火焰087
3.4.5擴展至密度變化的情形088
3.5其他火焰結構089
3.5.1可逆平衡態化學反應090
3.5.2有限速率化學反應090
3.5.3火焰結構總結093
3.5.4擴展至Lewis數變化的情形093
3.6真實層流擴散火焰093
3.6.1層流擴散火焰的一維算法093
3.6.2真實火焰的混合物分數094
參考文獻098
第4章湍流燃燒
4.1火焰與湍流的相互作用099
4.2湍流的基本概念100
4.3湍流對燃燒的影響102
4.3.1一維湍流預混火焰102
4.3.2湍流射流擴散火焰103
4.4湍流燃燒的計算方法104
4.5湍流燃燒的RANS模擬110
4.5.1守恒方程求平均110
4.5.2Favre平均守恒方程中的未知項112
4.5.3雷諾應力的經典湍流模型113
4.5.4平均反應率封閉的**次嘗試114
4.5.5湍流燃燒建模的物理方法115
4.5.6湍流燃燒模型面臨的挑戰：火焰拍動和間歇性117
4.6湍流燃燒的DNS模擬119
4.6.1DNS在湍流燃燒研究中的作用119
4.6.2DNS常用的數值方法119
4.6.3空間分辨率與物理尺度123
4.7湍流燃燒的LES模擬125
4.7.1LES過濾器125
4.7.2守恒方程的過濾126
4.7.3亞格子通量建模127
4.7.4可解尺度反應率的簡單封閉130
4.7.5湍流燃燒的動態模型132
4.7.6LES的求解精度限制133
4.7.7LES常用的數值方法133
4.7.8大渦模擬結果與實驗數據對比135
4.8湍流燃燒中的化學模型137
4.8.1引言137
4.8.2總包反應模型137
4.8.3自適應簡化-化學反應建表139
4.8.4動態自適應建表（ISAT）140
參考文獻141
第5章湍流預混火焰
5.1現象描述149
5.1.1湍流對火焰前鋒的影響：皺褶149
5.1.2火焰前鋒對湍流的影響151
5.1.3無限薄火焰前鋒154
5.2預混湍流燃燒方式158
5.2.1**個難題：定義u′159
5.2.2經典湍流預混燃燒相圖159
5.2.3燃燒相圖修正版163
5.3湍流預混火焰的RANS模擬172
5.3.1單步化學反應模型下的預混湍流燃燒172
5.3.2“零模型”或Arrhenius方法173
5.3.3渦團破碎模型（EBU）173
5.3.4基于湍流火焰速度相關性的模型175
5.3.5Bray-Moss-Libby（BML）模型175
5.3.6火焰面密度模型179
5.3.7概率密度函數（PDF）模型185
5.3.8湍流標量輸運項的建模190
5.3.9湍流火焰特征時間的建模193
5.3.10Kolmogorov-Petrovski-Piskunov（KPP）分析法195
5.3.11火焰的穩定197
5.4湍流預混火焰的LES模擬199
5.4.1概述199
5.4.2RANS模型的拓展：LES-EBU模型200
5.4.3人工增厚火焰200
5.4.4G方程202
5.4.5火焰面密度的LES形式203
5.4.6LES中標量通量的建模205
5.5湍流預混火焰的DNS模擬207
5.5.1DNS在湍流燃燒研究中的作用207
5.5.2DNS數據庫分析208
5.5.3基于DNS數值方法的局部火焰結構研究211
5.5.4基于復雜化學反應模型下的DNS模擬215
5.5.5基于DNS數值方法的湍流火焰全局結構研究218
5.5.6基于DNS分析的大渦模擬225
5.5.7真實預混燃燒器的直接數值模擬（DNS）226
參考文獻228
第6章湍流非預混火焰
6.1引言236
6.2現象描述236
6.2.1典型火焰結構：射流火焰236
6.2.2湍流非預混火焰的典型特征238
6.2.3湍流非預混火焰的穩定238
6.2.4舉例：湍流非預混火焰的穩定243
6.3湍流非預混燃燒模式245
6.3.1火焰-渦相互作用的DNS模擬246
6.3.2湍流非預混燃燒中的尺度249
6.3.3燃燒模式251
6.4湍流非預混火焰的RANS模擬253
6.4.1相關假設和平均方程253
6.4.2無限快化學反應條件下的原始變量模型255
6.4.3混合物分數的方差和標量耗散率257
6.4.4無限快化學反應條件下的平均反應率模型259
6.4.5有限速率化學反應條件下的原始變量模型261
6.4.6有限速率化學反應條件下的平均反應率模型265
6.5湍流非預混火焰的LES模擬269
6.5.1線性渦團模型269
6.5.2概率密度函數270
6.5.3增厚火焰模型272
6.6湍流非預混火焰的DNS模擬274
6.6.1局部火焰結構274
6.6.2湍流非預混火焰的自點火277
6.6.3全局火焰結構278
6.6.4使用復雜化學反應模型的三維DNS模擬281
參考文獻282
第7章火焰-壁面相互作用
7.1引言287
7.2層流火焰-壁面相互作用289
7.2.1現象描述289
7.2.2簡單化學反應模型下火焰-壁面的相互作用292
7.2.3復雜化學反應模型下火焰-壁面的相互作用293
7.3湍流火焰-壁面相互作用294
7.3.1概述294
7.3.2湍流火焰-壁面相互作用的DNS模擬295
7.3.3火焰-壁面相互作用和湍流燃燒模型298
7.3.4火焰與壁面的相互作用和壁面傳熱模型298
參考文獻305
第8章火焰-聲波相互作用
8.1引言307
8.2無反應流中的聲學308
8.2.1基本方程308
8.2.2一維平面波309
8.2.3簡諧波和導波311
8.2.4等截面管道中的縱向模態312
8.2.5變截面管道中的縱向模態312
8.2.6矩形管道中的縱向/橫向混合模態315
8.2.7面積不連續管道中的縱向模態317
8.2.8雙管道和Helmholtz諧振器318
8.2.9燃燒器中的縱向模態解耦320
8.2.10空腔中的多維聲模態322
8.2.11切向聲模態324
8.2.12聲能密度和聲通量328
8.3反應流中的聲學329
8.3.1反應流中的ln(p)方程329
8.3.2低馬赫數反應流中的波動方程330
8.3.3低速反應流中的質點速度和聲壓331
8.3.4薄火焰處的聲突變條件332
8.3.5多管道系統中有燃燒時的縱向模態334
8.3.6三維Helmholtz計算工具335
8.3.7反應流中的聲能平衡336
8.3.8反應流中的能量338
8.4燃燒不穩定性341
8.4.1穩定燃燒與不穩定燃燒341
8.4.2縱波和薄火焰的相互作用342
8.4.3火焰傳遞函數（FTF）343
8.4.4簡化后的完整解344
8.4.5燃燒不穩定性中的渦流347
8.5燃燒不穩定性的大渦模擬351
8.5.1概述351
8.5.2LES研究燃燒不穩定性時常用的策略351
參考文獻353
第9章邊界條件
9.1引言358
9.2可壓縮Navier-Stokes方程的分類359
9.3特征邊界條件的描述360
9.3.1理論360
9.3.2邊界附近的反應流Navier-Stokes方程361
9.3.3局部一維無黏關系式364
9.3.4Euler方程的ECBC邊界處理方法365
9.3.5Navier-Stokes方程的NSCBC邊界處理方法366
9.3.6計算域中的邊和角369
9.4算例369
9.4.1速度和溫度恒定的亞聲速入口流（SI-1）369
9.4.2速度恒定且無反射的亞聲速入口流（SI-4）370
9.4.3有渦量注入且無反射的亞聲速入口流371
9.4.4無反射的亞聲速出口流（B2和B3）371
9.4.5全反射的亞聲速出口流（B4）373
9.4.6等溫無滑移壁面（NSW）373
9.4.7絕熱滑移壁面（ASW）373
9.5在穩態無反應流中的應用374
9.6在穩態層流火焰中的應用377
9.7非穩態流動與數值波控制379
9.7.1物理波和數值波379
9.7.2邊界條件對數值波的影響381
9.7.3湍流-邊界相互作用383
9.8低雷諾數流動中的應用385
參考文獻388
第10章大渦模擬的應用實例
10.1引言390
10.2算例1：小型燃氣渦輪發動機燃燒器391
10.2.1幾何構型和邊界條件391
10.2.2無反應流392
10.2.3穩定反應流395
10.3算例2：大型燃氣輪機燃燒器398
10.3.1幾何構型398
10.3.2邊界條件399
10.3.3冷-熱流中流場結構對比399
10.3.4低頻受迫模式400
10.3.5高頻自激模態402
10.4算例3：實驗室自激振蕩燃燒器403
10.4.1幾何構型403
10.4.2穩定流動404
10.4.3通過出口聲學條件控制燃燒不穩定性404
參考文獻407
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