氣固界面非均相反應(yīng)模型是高超聲速飛行器熱防護(hù)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ),為了有效解決高超聲速傳熱傳質(zhì)問題,從上個世紀(jì)50年代開始,融合氣體動力學(xué)、熱力學(xué)、熱化學(xué)、分子運(yùn)動論、量子理論和統(tǒng)計(jì)力學(xué),逐步形成氣動熱力學(xué)理論,為開展該問題的研究提供了理論基礎(chǔ)。但對于高焓流動與防熱材料性能耦合傳熱傳質(zhì)研究中,氣固非均相反應(yīng)模型、表征關(guān)系以及工程應(yīng)用等方面的理論基礎(chǔ)非常薄弱,只能通過大量、但又無法完全模擬飛行環(huán)境的地面模擬試驗(yàn)開展研究。能否完善和建立氣固非均相反應(yīng)模型、表征關(guān)系和工程應(yīng)用評估方法,是當(dāng)前新一代高超聲速飛行器防熱設(shè)計(jì)中亟需解決的關(guān)鍵理論和工程問題之一。本文針對當(dāng)前氣固非均相反應(yīng)研究中面臨的理論模型缺陷、活化能和指前因子依賴大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)、化學(xué)非平衡效應(yīng)帶來的模型局限性以及主/被動氧化和揮發(fā)分解等多項(xiàng)耦合問題,開展以下幾方面的研究:開展了高溫氣體化學(xué)反應(yīng)模型研究,在工程精度允許的條件下,建立了基于4組元和7組元化學(xué)模型的地球/火星大氣混合物的使用約束條件,推導(dǎo)出各自化學(xué)模型下的氣體混合物能量傳輸簡化方程,為高超聲速飛行器熱防護(hù)設(shè)計(jì)中熱環(huán)境參數(shù)的快速、有效確定提供了可靠的化學(xué)模型�；诮�(jīng)典無限大不可壓... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
物理量名稱及符號表
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 熱防護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀及難題
        1.2.1 熱防護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀
        1.2.2 熱防護(hù)設(shè)計(jì)面臨的主要問題
    1.3 氣固非均相反應(yīng)研究的必要性
        1.3.1 模型的理論缺乏封閉性
        1.3.2 化學(xué)非平衡特有現(xiàn)象
        1.3.3 多類氣固非均相反應(yīng)耦合
    1.4 本文研究內(nèi)容
第2章 高溫氣體化學(xué)反應(yīng)模型
    2.1 引言
    2.2 高溫氣體化學(xué)反應(yīng)模型簡化約束條件
        2.2.1 高溫化學(xué)反應(yīng)氣體能量構(gòu)成
        2.2.2 化學(xué)反應(yīng)氣體混合物能量組成及傳輸
        2.2.3 理想離解氣體約束條件
    2.3 高溫空氣化學(xué)反應(yīng)模型簡化
        2.3.1 化學(xué)模型簡化對能量和質(zhì)量影響
        2.3.2 理想離解空氣混合物
    2.4 高溫火星氣體化學(xué)反應(yīng)模型簡化
        2.4.1 化學(xué)模型簡化對能量和質(zhì)量影響
        2.4.2 理想離解火星氣體混合物
    2.5 本章小結(jié)
第3章 離解層流邊界層傳熱模型
    3.1 引言
    3.2 離解層流邊界層特征及控制方程
        3.2.1 邊界層特征
        3.2.2 邊界層控制方程
        3.2.3 表面?zhèn)鳠岱匠?br>        3.2.4 特殊情形邊界層常微分方程及解
    3.3 離解火星大氣中二維鈍頭旋成體駐點(diǎn)對流傳熱
        3.3.1 比擬解
        3.3.2 未知參數(shù)確定
        3.3.3 駐點(diǎn)對流傳熱公式
    3.4 離解火星大氣駐點(diǎn)對流傳熱公式驗(yàn)證
        3.4.1 驗(yàn)證方法
        3.4.2 低焓條件驗(yàn)證
        3.4.3 高焓條件驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 氣固非均相反應(yīng)模型
    4.1 引言
    4.2 氣固非均相反應(yīng)速率與幾率關(guān)系
        4.2.1 反應(yīng)位置、過程設(shè)定
        4.2.2 反應(yīng)幾率與速率關(guān)系
    4.3 氣固非均相反應(yīng)模型
        4.3.1 邊界層傳質(zhì)與反應(yīng)幾率關(guān)系
        4.3.2 反應(yīng)幾率表征模型
    4.4 氣固非均相反應(yīng)模型表征關(guān)系確定
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理簡述
        4.4.2 氣固非均相反應(yīng)活化能確定假設(shè)
    4.5 氣固非均相反應(yīng)傳質(zhì)對氣相質(zhì)量影響關(guān)系
        4.5.1 Couette流控制方程及其邊界條件
        4.5.2 氣固非均相反應(yīng)對流-擴(kuò)散傳質(zhì)方程
        4.5.3 氣固非均相反應(yīng)傳質(zhì)與氣相元素質(zhì)量比數(shù)關(guān)系
    4.6 氣固非均相傳質(zhì)對傳熱影響關(guān)系
        4.6.1 表面?zhèn)鳠崮Ｐ?br>        4.6.2 傳質(zhì)因子與傳熱系數(shù)關(guān)系
    4.7 本章小結(jié)
第5章 氣固非均相原子催化復(fù)合反應(yīng)模型驗(yàn)證
    5.1 引言
    5.2 氣固非均相原子催化復(fù)合模型驗(yàn)證
        5.2.1 原子催化復(fù)合幾率確定
        5.2.2 原子非均相催化復(fù)合模型驗(yàn)證
    5.3 熱環(huán)境參數(shù)對原子催化復(fù)合擴(kuò)散熱流影響
        5.3.1 化學(xué)非平衡駐點(diǎn)邊界層傳熱影響參數(shù)分析
        5.3.2 離解焓與催化反應(yīng)速率耦合對駐點(diǎn)熱流影響
        5.3.3 地面環(huán)境與飛行環(huán)境之間的差異
        5.3.4 地面模擬參數(shù)選取
    5.4 本章小結(jié)
第6章 活化能及碳的氮化/催化耦合反應(yīng)模型驗(yàn)證
    6.1 引言
    6.2 氣固非均相反應(yīng)活化能確定及驗(yàn)證
        6.2.1 石墨表面非均相反應(yīng)活化能確定
        6.2.2 固相SiC表面非均相氧化反應(yīng)
        6.2.3 固相ZrB2表面非均相氧化反應(yīng)
        6.2.4 氣固界面非均相反應(yīng)活化能驗(yàn)證
    6.3 化學(xué)凍結(jié)邊界層的構(gòu)造及數(shù)據(jù)解釋方法
        6.3.1 離解化學(xué)非平衡邊界層傳熱近似模型
        6.3.2 石墨表面N原子催化/氮化反應(yīng)數(shù)據(jù)解釋
    6.4 試驗(yàn)測試
        6.4.1 試驗(yàn)設(shè)備
        6.4.2 流場熱環(huán)境參數(shù)確定
        6.4.3 試樣表面參數(shù)確定
        6.4.4 試驗(yàn)狀態(tài)及試驗(yàn)結(jié)果
        6.4.4 結(jié)果及分析
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3198048