目錄 叢書序 前言 第1章緒論和研究背景1 1.1研究背景/1 1.1.1臨近空間高超聲速飛行器/1 1.1.2超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)/3 1.1.3渦輪基組合發(fā)動(dòng)機(jī)/4 1.1.4液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室/6 1.2航天領(lǐng)域現(xiàn)有的熱防護(hù)冷卻技術(shù)/7 1.3單相對流冷卻/9 1.4氣膜冷卻/13 1.5發(fā)汗冷卻/17 1.6噴霧冷卻和微尺度流動(dòng)沸騰/24 1.7航天航空飛行器主動(dòng)熱防護(hù)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)路線/28 1.7.1高效散熱——超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)再生冷卻和沖擊冷卻技術(shù)/29 1.7.2高效防熱——極端熱環(huán)境的氣膜與發(fā)汗冷卻技術(shù)/30 1.7.3高效用熱——飛行器綜合熱管理與熱利用技術(shù)/30 1.8航天航空飛行器高溫主動(dòng)冷卻熱防護(hù)理論與技術(shù)/31 參考文獻(xiàn)/32 第2章單相流體的強(qiáng)化換熱和沖擊冷卻47 2.1帶肋平板矩形通道強(qiáng)化換熱/47 2.1.1直肋和V形肋的強(qiáng)化換熱特性/48 2.1.2不同肋角度和肋間距的影響/53 2.2微細(xì)板翅結(jié)構(gòu)強(qiáng)化換熱/58 2.2.1微細(xì)板翅結(jié)構(gòu)的流動(dòng)阻力特性/59 2.2.2微細(xì)板翅結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化換熱規(guī)律/61 2.2.3微細(xì)板翅結(jié)構(gòu)的流動(dòng)換熱綜合性能/65 2.3肋化平板的沖擊冷卻/67 2.3.1開放空間肋化靶板沖擊冷卻/68 2.3.2通道內(nèi)肋化靶板沖擊冷卻/75 2.4超臨界壓力流體沖擊冷卻/80 2.4.1光滑平板超臨界壓力流體沖擊冷卻/80 2.4.2微米結(jié)構(gòu)強(qiáng)化超臨界壓力流體沖擊冷卻/83 參考文獻(xiàn)/86 第3章超臨界壓力碳?xì)淙剂蠈α鲹Q熱87 3.1超臨界壓力碳?xì)淙剂显谪Q直管內(nèi)對流換熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)方法/88 3.2超臨界壓力碳?xì)淙剂显谪Q直管內(nèi)對流換熱規(guī)律/91 3.2.1正癸烷在豎直細(xì)圓管內(nèi)對流換熱/91 3.2.2吸熱型碳?xì)淙剂显谪Q直圓管內(nèi)對流換熱/100 3.3旋轉(zhuǎn)條件下超臨界壓力碳?xì)淙剂蠈α鲹Q熱/108 3.3.1旋轉(zhuǎn)條件下超臨界壓力碳?xì)淙剂狭鲃?dòng)換熱理論分析與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)/108 3.3.2離心段內(nèi)超臨界壓力碳?xì)淙剂蠈α鲹Q熱/111 3.3.3水平段內(nèi)超臨界壓力碳?xì)淙剂蠈α鲹Q熱/116 3.3.4向心段內(nèi)超臨界壓力碳?xì)淙剂蠈α鲹Q熱/118 3.4超臨界壓力碳?xì)淙剂狭鲃?dòng)換熱不穩(wěn)定性的規(guī)律和抑制/122 3.4.1流動(dòng)換熱不穩(wěn)定性的規(guī)律/122 3.4.2流動(dòng)換熱不穩(wěn)定性的抑制/124 參考文獻(xiàn)/128 第4章超臨界壓力碳?xì)淙剂蠠崃呀饧皩�換熱的影響130 4.1熱裂解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及產(chǎn)物分析方法/131 4.1.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)/131 4.1.2裂解產(chǎn)物及分析方法/132 4.2超臨界壓力正癸烷熱裂解實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果/133 4.2.1正癸烷熱裂解的產(chǎn)物生成規(guī)律/134 4.2.2正癸烷熱裂解總包反應(yīng)模型/139 4.3超臨界壓力吸熱型碳?xì)淙剂蠠崃呀鈱?shí)驗(yàn)研究結(jié)果/141 4.3.1吸熱型碳?xì)淙剂蠠崃呀猱a(chǎn)物生成規(guī)律/142 4.3.2吸熱型碳?xì)淙剂蠠崃呀饪偘�反�?yīng)模型/145 4.3.3熱裂解與對流換熱的耦合影響特性/147 4.4超臨界壓力正癸烷熱裂解微分變化學(xué)計(jì)量系數(shù)總包模型/149 4.4.1微分變化學(xué)計(jì)量系數(shù)總包反應(yīng)模型簡介/150 4.4.2基于壓力修正的熱裂解微分模型/154 參考文獻(xiàn)/157 第5章亞聲速條件下氣膜冷卻159 5.1氣膜冷卻基本原理及流動(dòng)模型/159 5.1.1基本參數(shù)/160 5.1.2氣膜冷卻的流動(dòng)模式/161 5.2冷卻流體入口條件對基本孔型氣膜冷卻影響機(jī)理研究/163 5.2.1圓孔結(jié)構(gòu)氣膜冷卻/165 5.2.2扇形孔結(jié)構(gòu)氣膜冷卻/167 5.2.3開槽孔結(jié)構(gòu)氣膜冷卻/169 5.3內(nèi)部通道流動(dòng)對氣膜冷卻影響規(guī)律的數(shù)值模擬/171 5.3.1內(nèi)部通道加肋對氣膜冷卻影響的數(shù)值模擬研究/171 5.3.2內(nèi)部通道對氣膜冷卻影響的大渦模擬研究/176 5.3.3曲面對氣膜冷卻的影響研究/180 5.4內(nèi)部通道流動(dòng)傳熱與外部氣膜冷卻的耦合傳熱研究/184 5.5多排孔氣膜冷卻特性/188 5.5.1冷卻效率隨吹風(fēng)比的變化特性/188 5.5.2孔排距對冷卻效率的影響/190 5.5.3多排氣膜孔冷卻效率疊加模型/190 參考文獻(xiàn)/192 第6章超聲速條件下氣膜冷卻193 6.1超聲速條件下二維縫槽結(jié)構(gòu)氣膜冷卻基本規(guī)律/193 6.1.1主流加速的影響/196 6.1.2曲面效應(yīng)的影響/197 6.1.3主流進(jìn)口湍流度的影響/199 6.1.4冷卻氣體種類的影響/201 6.2激波對二維縫槽結(jié)構(gòu)超聲速氣膜冷卻的影響/202 6.2.1激波對氣膜冷卻影響的實(shí)驗(yàn)研究/203 6.2.2激波對氣膜冷卻的作用機(jī)理/206 6.2.3激波作用位置的影響/211 6.2.4激波作用的三維效應(yīng)/213 6.3抑制激波作用的方法/217 6.3.1開孔壁面的影響/217 6.3.2冷卻流入口條件的影響/220 6.3.3冷卻流分段注入/222 6.4三維通孔結(jié)構(gòu)超聲速氣膜冷卻/225 6.4.1典型流動(dòng)特征/226 6.4.2激波形態(tài)及其對冷卻效率分布的影響/228 參考文獻(xiàn)/230 第7章發(fā)汗冷卻原理及高溫高熱流熱防護(hù)231 7.1發(fā)汗冷卻基本原理和概念/231 7.2單相氣體的發(fā)汗冷卻/233 7.2.1單相氣體發(fā)汗冷卻實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)/233 7.2.2燒結(jié)多孔平板發(fā)汗冷卻規(guī)律/235 7.2.3微直多孔平板的發(fā)汗冷卻規(guī)律/239 7.2.4燒結(jié)多孔頭錐的發(fā)汗冷卻/244 7.2.53D打印多孔平板的發(fā)汗冷卻/249 7.3發(fā)汗冷卻數(shù)值計(jì)算/252 7.3.1數(shù)值計(jì)算基本模型介紹/253 7.3.2微細(xì)多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)流動(dòng)換熱/257 7.3.3發(fā)汗冷卻的數(shù)值模擬/263 參考文獻(xiàn)/275 第8章超聲速條件下發(fā)汗冷卻277 8.1超聲速條件下發(fā)汗冷卻基本規(guī)律/277 8.1.1超聲速條件下發(fā)汗冷卻實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)/277 8.1.2平板結(jié)構(gòu)發(fā)汗冷卻實(shí)驗(yàn)研究/280 8.1.3曲面結(jié)構(gòu)發(fā)汗冷卻規(guī)律/284 8.2超聲速條件下外部激波對發(fā)汗冷卻的影響/288 8.2.1外部激波對發(fā)汗冷卻的影響/288 8.2.2外部激波影響發(fā)汗冷卻的機(jī)制/289 8.2.3外部激波對不同冷卻工質(zhì)發(fā)汗冷卻的影響/294 8.3超聲速條件下發(fā)汗冷卻與氣膜冷卻或逆噴的組合冷卻/296 8.3.1超聲速主流下組合冷卻流場/297 8.3.2超聲速主流下組合冷卻的換熱特性/298 參考文獻(xiàn)/303 第9章相變與自抽吸發(fā)汗冷卻305 9.1相變發(fā)汗冷卻/305 9.1.1相變發(fā)汗冷卻實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)/305 9.1.2相變發(fā)汗冷卻的蒸汽堵塞效應(yīng)/308 9.1.3相變發(fā)汗冷卻的遲滯現(xiàn)象/316 9.1.4相變發(fā)汗冷卻的振蕩現(xiàn)象/318 9.1.5三重周期極小曲面構(gòu)建發(fā)汗冷卻載體及其發(fā)汗冷卻性能/320 9.1.6超聲速高焓電弧風(fēng)洞相變發(fā)汗冷卻/328 9.2自抽吸發(fā)汗冷卻/338 9.2.1輻射加熱自抽吸發(fā)汗冷卻實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)/339 9.2.2仿生自抽吸及自適應(yīng)外部發(fā)汗冷卻研究/340 9.2.3自抽吸自適應(yīng)內(nèi)部發(fā)汗冷卻研究/345 9.2.4金屬3D打印仿生自抽吸發(fā)汗冷卻/348 9.2.5微納多孔結(jié)構(gòu)強(qiáng)化自抽吸發(fā)汗冷卻/350 9.2.6超聲速高焓電弧風(fēng)洞自抽吸發(fā)汗冷卻/354 參考文獻(xiàn)/356 第10章噴霧冷卻與流動(dòng)沸騰358 10.1微／納結(jié)構(gòu)表面噴霧冷卻/358 10.2噴霧冷卻強(qiáng)化換熱微觀機(jī)制——單個(gè)微米液滴的流動(dòng)相變/367 10.3間歇噴霧冷卻和閉式噴霧冷卻循環(huán)/381 10.4微通道內(nèi)流動(dòng)沸騰/389 10.4.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)/389 10.4.2大寬高比微通道流動(dòng)沸騰/390 10.4.3開放型并聯(lián)微通道流動(dòng)沸騰/394 10.5微多孔通道內(nèi)流動(dòng)沸騰/398 10.5.1微多孔通道內(nèi)流動(dòng)沸騰實(shí)驗(yàn)及微觀模型/399 10.5.2微多孔通道內(nèi)流動(dòng)沸騰實(shí)驗(yàn)結(jié)果/400 10.5.3微多孔流動(dòng)沸騰換熱強(qiáng)化/404 參考文獻(xiàn)/406 第11章液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室的主動(dòng)熱防護(hù)410 11.1液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室壁面發(fā)汗冷卻熱防護(hù)/410 11.1.1推力室壁面發(fā)汗冷卻的傳熱過程數(shù)理模型/411 11.1.2推力室壁面發(fā)汗冷卻典型工況分析/413 11.1.3發(fā)汗冷卻噴管多孔壁面的分段設(shè)計(jì)分析/416 11.2液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴注面板發(fā)汗冷卻熱防護(hù)/419 11.2.1液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴注面板發(fā)汗冷卻熱防護(hù)結(jié)構(gòu)/420 11.2.2液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴注面板的發(fā)汗冷卻仿真分析/421 11.2.3大推力氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴注面板發(fā)汗冷卻仿真模擬的影響因素分析/428 11.3液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室第三流體循環(huán)冷卻技術(shù)/431 11.3.1液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室條件第三流體循環(huán)冷卻模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)/432 11.3.2液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)第三流體循環(huán)冷卻流動(dòng)與換熱特性/433 參考文獻(xiàn)/437 第12章高超聲速飛行器的主動(dòng)熱防護(hù)與熱利用438 12.1超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室壁面再生冷卻/438 12.2前緣溢流口部位微肋強(qiáng)化換熱/443 12.2.1微肋換熱強(qiáng)化結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)及模型介紹/443 12.2.2微肋換熱強(qiáng)化結(jié)構(gòu)冷卻特性計(jì)算結(jié)果/445 12.3超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)多孔結(jié)構(gòu)噴油支板發(fā)汗冷卻/448 12.3.1直支板發(fā)汗冷卻規(guī)律/448 12.3.2傾斜支板發(fā)汗冷卻規(guī)律/452 12.4閃蒸冷卻/457 12.4.1設(shè)備艙體的閃蒸噴霧冷卻/458 12.4.2閃蒸組合熱防護(hù)/461 12.5高溫表面熱防護(hù)與熱發(fā)電一體化技術(shù)/463 12.5.1發(fā)動(dòng)機(jī)壁面冷卻與熱發(fā)電一體化系統(tǒng)/463 12.5.2發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣預(yù)冷與熱發(fā)電一體化系統(tǒng)/471 12.6基于自抽吸自適應(yīng)發(fā)汗冷卻的主被動(dòng)復(fù)合身部大面積部位輕質(zhì)熱防護(hù)方法與技術(shù)/477 參考文獻(xiàn)/481