航天器高溫主動冷卻熱防護理論與技術

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《航天器高溫主動冷卻熱防護理論與技術》，姜培學 等 著，出版社： 科學出版社。

科學出版社是由中國科學院編譯局與1930年創建的龍門聯合書局於1954年8月合併成立的；目前公司年出版新書3000多種，期刊500多種，形成了以科學（S）、技術（T）、醫學（M）、教育（E）、人文社科（H）為主要出版領域的業務架構。

目錄

內容簡介

姜培學胥蕊娜祝銀海彭威著北京《航天飛行器高溫主動冷卻熱防護理論與技術》從航天器發動機熱防護技術的基本概念和基本理論出發，詳細、系統地介紹了熱防護方式以及相應的計算模型和計算方法。《航天飛行器高溫主動冷卻熱防護理論與技術》內容包括：緒論和研究背景，單相流體的強化換熱和衝擊冷卻，超臨界壓力碳氫燃料對流換熱，超臨界壓力碳氫燃料熱裂解及對換熱影響，亞聲速條件下氣膜冷卻，超聲速條件下氣膜冷卻，發汗冷卻原理及高溫高熱流熱防護，超聲速條件下發汗冷卻，相變與自抽吸發汗冷卻，噴霧冷卻與流動沸騰，液體火箭發動機推力室的主動熱防護基礎研究，高超聲速飛行器的主動熱防護與熱利用基礎研究，並通過典型的計算算例分析，理論結合實際，反映了當前航天器熱防護領域的新技術和新成就。

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超燃衝壓發動機/3

1.1.3渦輪基組合發動機/4

1.1.4液體火箭發動機推力室/6

1.2航天領域現有的熱防護冷卻技術/7

1.3單相對流冷卻/9

1.4氣膜冷卻/13

1.5發汗冷卻/17

1.6噴霧冷卻和微尺度流動沸騰/24

1.7航天航空飛行器主動熱防護技術發展的關鍵技術路線/28

1.7.1高效散熱——超燃衝壓發動機再生冷卻和衝擊冷卻技術/29

1.7.2高效防熱——極端熱環境的氣膜與發汗冷卻技術/30

1.7.3高效用熱——飛行器綜合熱管理與熱利用技術/30

1.8航天航空飛行器高溫主動冷卻熱防護理論與技術/31

參考文獻/32

第2章單相流體的強化換熱和衝擊冷卻47

2.1帶肋平板矩形通道強化換熱/47

2.1.1直肋和V形肋的強化換熱特性/48

2.1.2不同肋角度和肋間距的影響/53

2.2微細板翅結構強化換熱/58

2.2.1微細板翅結構的流動阻力特性/59

2.2.2微細板翅結構的強化換熱規律/61

2.2.3微細板翅結構的流動換熱綜合性能/65

2.3肋化平板的衝擊冷卻/67

2.3.1開放空間肋化靶板衝擊冷卻/68

2.3.2通道內肋化靶板衝擊冷卻/75

2.4超臨界壓力流體衝擊冷卻/80

2.4.1光滑平板超臨界壓力流體衝擊冷卻/80

2.4.2微米結構強化超臨界壓力流體衝擊冷卻/83

參考文獻/86

第3章超臨界壓力碳氫燃料對流換熱87

3.1超臨界壓力碳氫燃料在豎直管內對流換熱實驗系統與實驗方法/88

3.2超臨界壓力碳氫燃料在豎直管內對流換熱規律/91

3.2.1正癸烷在豎直細圓管內對流換熱/91

3.2.2吸熱型碳氫燃料在豎直圓管內對流換熱/100

3.3旋轉條件下超臨界壓力碳氫燃料對流換熱/108

3.3.1旋轉條件下超臨界壓力碳氫燃料流動換熱理論分析與實驗系統/108

3.3.2離心段內超臨界壓力碳氫燃料對流換熱/111

3.3.3水平段內超臨界壓力碳氫燃料對流換熱/116

3.3.4向心段內超臨界壓力碳氫燃料對流換熱/118

3.4超臨界壓力碳氫燃料流動換熱不穩定性的規律和抑制/122

3.4.1流動換熱不穩定性的規律/122

3.4.2流動換熱不穩定性的抑制/124

參考文獻/128

第4章超臨界壓力碳氫燃料熱裂解及對換熱的影響130

4.1熱裂解實驗系統及產物分析方法/131

4.1.1實驗系統/131

4.1.2裂解產物及分析方法/132

4.2超臨界壓力正癸烷熱裂解實驗研究結果/133

4.2.1正癸烷熱裂解的產物生成規律/134

4.2.2正癸烷熱裂解總包反應模型/139

4.3超臨界壓力吸熱型碳氫燃料熱裂解實驗研究結果/141

4.3.1吸熱型碳氫燃料熱裂解產物生成規律/142

4.3.2吸熱型碳氫燃料熱裂解總包反應模型/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計量係數總包模型/149

4.4.1微分變化學計量係數總包反應模型簡介/150

4.4.2基於壓力修正的熱裂解微分模型/154

參考文獻/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模型/159

5.1.1基本參數/160

5.1.2氣膜冷卻的流動模式/161

5.2冷卻流體入口條件對基本孔型氣膜冷卻影響機理研究/163

5.2.1圓孔結構氣膜冷卻/165

5.2.2扇形孔結構氣膜冷卻/167

5.2.3開槽孔結構氣膜冷卻/169

5.3內部通道流動對氣膜冷卻影響規律的數值模擬/171

5.3.1內部通道加肋對氣膜冷卻影響的數值模擬研究/171

5.3.2內部通道對氣膜冷卻影響的大渦模擬研究/176

5.3.3*面對氣膜冷卻的影響研究/180

5.4內部通道流動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/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構氣膜冷卻基本規律/193

6.1.1主流加速的影響/196

6.1.2*面效應的影響/197

6.1.3主流進口湍流度的影響/199

6.1.4冷卻氣體種類的影響/201

6.2激波對二維縫槽結構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驗研究/203

6.2.2激波對氣膜冷卻的作用機理/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/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

6.4三維通孔結構超聲速氣膜冷卻/225

6.4.1典型流動特徵/226

6.4.2激波形態及其對冷卻效率分布的影響/228

參考文獻/230

第7章發汗冷卻原理及高溫高熱流熱防護231

7.1發汗冷卻基本原理和概念/231

7.2單相氣體的發汗冷卻/233

7.2.1單相氣體發汗冷卻實驗研究系統/233

7.2.2燒結多孔平板發汗冷卻規律/235

7.2.3微直多孔平板的發汗冷卻規律/239

7.2.4燒結多孔頭錐的發汗冷卻/244

7.2.53D打印多孔平板的發汗冷卻/249

7.3發汗冷卻數值計算/252

7.3.1數值計算基本模型介紹/253

7.3.2微細多孔結構內流動換熱/257

7.3.3發汗冷卻的數值模擬/263

參考文獻/275

第8章超聲速條件下發汗冷卻277

8.1超聲速條件下發汗冷卻基本規律/277

8.1.1超聲速條件下發汗冷卻實驗研究系統/277

8.1.2平板結構發汗冷卻實驗研究/280

8.1.3*面結構發汗冷卻規律/284

8.2超聲速條件下外部激波對發汗冷卻的影響/288

8.2.1外部激波對發汗冷卻的影響/288

8.2.2外部激波影響發汗冷卻的機制/289

8.2.3外部激波對不同冷卻工質發汗冷卻的影響/294

8.3超聲速條件下發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/303

第9章相變與自抽吸發汗冷卻305

9.1相變發汗冷卻/305

9.1.1相變發汗冷卻實驗研究系統/305

9.1.2相變發汗冷卻的蒸汽堵塞效應/308

9.1.3相變發汗冷卻的遲滯現象/316

9.1.4相變發汗冷卻的振盪現象/318

9.1.5三重周期極小*面構建發汗冷卻載體及其發汗冷卻性能/320

9.1.6超聲速高焓電弧風洞相變發汗冷卻/328

9.2自抽吸發汗冷卻/338

9.2.1輻射加熱自抽吸發汗冷卻實驗研究系統/339

9.2.2仿生自抽吸及自適應外部發汗冷卻研究/340

9.2.3自抽吸自適應內部發汗冷卻研究/345

9.2.4金屬3D打印仿生自抽吸發汗冷卻/348

9.2.5微納多孔結構強化自抽吸發汗冷卻/350

9.2.6超聲速高焓電弧風洞自抽吸發汗冷卻/354

參考文獻/356

第10章噴霧冷卻與流動沸騰358

10.1微／納結構表面噴霧冷卻/358

10.2噴霧冷卻強化換熱微觀機制——單個微米液滴的流動相變/367

10.3間歇噴霧冷卻和閉式噴霧冷卻循環/381

10.4微通道內流動沸騰/389

10.4.1實驗系統/389

10.4.2大寬高比微通道流動沸騰/390

10.4.3開放型並聯微通道流動沸騰/394

10.5微多孔通道內流動沸騰/398

10.5.1微多孔通道內流動沸騰實驗及微觀模型/399

10.5.2微多孔通道內流動沸騰實驗結果/400

10.5.3微多孔流動沸騰換熱強化/404

參考文獻/406

第11章液體火箭發動機推力室的主動熱防護410

11.1液體火箭發動機推力室壁面發汗冷卻熱防護/410

11.1.1推力室壁面發汗冷卻的傳熱過程數理模型/411

11.1.2推力室壁面發汗冷卻典型工況分析/413

11.1.3發汗冷卻噴管多孔壁面的分段設計分析/416

11.2液體火箭發動機燃料噴注面板發汗冷卻熱防護/419

11.2.1液體火箭發動機燃料噴注面板發汗冷卻熱防護結構/420

11.2.2液體火箭發動機燃料噴注面板的發汗冷卻仿真分析/421

11.2.3大推力氫氧火箭發動機燃料噴注面板發汗冷卻仿真模擬的影響因素分析/428

11.3液體火箭發動機推力室第三流體循環冷卻技術/431

11.3.1液體火箭發動機推力室條件第三流體循環冷卻模擬實驗系統/432

11.3.2液體火箭發動機第三流體循環冷卻流動與換熱特性/433

參考文獻/437

第12章高超聲速飛行器的主動熱防護與熱利用438

12.1超燃衝壓發動機燃燒室壁面再生冷卻/438

12.2前緣溢流口部位微肋強化換熱/443

12.2.1微肋換熱強化結構幾何參數及模型介紹/443

12.2.2微肋換熱強化結構冷卻特性計算結果/445

12.3超燃衝壓發動機多孔結構噴油支板發汗冷卻/448

12.3.1直支板發汗冷卻規律/448

12.3.2傾斜支板發汗冷卻規律/452

12.4閃蒸冷卻/457

12.4.1設備艙體的閃蒸噴霧冷卻/458

12.4.2閃蒸組合熱防護/461

12.5高溫表面熱防護與熱發電一體化技術/463

12.5.1發動機壁面冷卻與熱發電一體化系統/463

12.5.2發動機進氣預冷與熱發電一體化系統/471

12.6基於自抽吸自適應發汗冷卻的主被動複合身部大面積部位輕質熱防護方法與技術/477

參考文獻/481