航空宇航推进系统是推动飞行器的核心部件之一，是现代工业发展的明珠。推进系统的发展状况在很大程度上决定了飞行器的性能和水平，飞行器的每次重大革命性发展无不与推进系统的突破和进步紧密相关。因此，航空宇航推进系统的研究与发展是航空宇航领域的重要课题。地面试验、飞行试验和数值模拟是航空宇航推进系统试验研究的三类主要手段，其中数值模拟在揭示工作原理、设计结构形状和评估性能特性等方面有着巨大的潜力，在试验研究中发挥着越来越重要的作用。 本书重点介绍作者的科研团队近二十年来在航空宇航推进系统燃烧过程数值模拟方面的研究成果和科研实践，涉及湍流燃烧数值模拟若干关键技术的实现和验证，具体包括气态碳氢燃料燃烧过程的数学描述、湍流燃烧相互作用的建模、基于非结构网格的高阶离散自适应求解技术等；同时，从涡轮发动机燃烧过程、超燃冲压发动机燃烧过程和燃料射流过程等三个方面介绍数值模拟技术的典型应用实践。 本书主要面向航空航天动力等行业的数字化设计、分析与仿真以及计算力学等领域，可供相关科研人员、工程技术人员以及高等院校和科研单位的研究生与高年级本科生参考。

第1章 绪论
1.1 涡轮发动机发展概况和技术分析
1.1.1 概况
1.1.2 发展趋势
1.2 超燃冲压发动机发展概况和技术分析
1.2.1 美国
1.2.2 其他国家
1.3 涡轮基组合循环发动机简述
1.4 燃烧机理研究的重要性
1.4.1 燃烧机理的研究是研制高性能燃气涡轮发动机的基础
1.4.2 超声速湍流燃烧机理的探索推动超燃冲压发动机的研制
1.5 燃烧过程数值模拟
1.5.1 燃烧过程数值模拟的难点
1.5.2 各向异性网格自适应求解技术
1.5.3 高阶离散格式
1.5.4 湍流燃烧模型
参考文献
第2章 气态碳氢燃料燃烧过程的数学方法
2.1 多组分可压缩守恒方程
2.2 热力学／热化学属性
2.3 分子输运属性
2.4 化学动力学和燃烧源项
2.5 混合物分数输运方程
2.5.1 z方程的导出
2.5.2 z空间中火焰结构的描述
2.6 燃烧代码中的制表处理
参考文献
第3章 湍流燃烧过程的认识
3.1 湍流与燃烧火焰的相互作用
3.2 湍流燃烧问题的尺度特征
3.3 非预混火焰的燃烧模态划分
3.4 湍流燃烧的求解方法
参考文献
第4章 非预混火焰的RANS模拟技术
4.1 RANS平均流动方程及湍流封闭
4.2 快速化学反应模型
4.2.1 模化质量分数的假定概率密度函数方法
4.2.2 模化化学反应速率的涡耗散概念模型
4.2.3 模化化学反应速率的假定概率密度函数方法
4.3 有限速率化学反应模型
4.3.1 模化质量分数的小火焰模拟方法
4.3.2 模化质量分数的条件矩封闭方法
4.3.3 模化化学反应速率的假定概率密度小火焰模拟方法
4.3.4 模化化学反应速率的火焰面密度方法
4.3.5 模化化学反应速率的完全概率密度函数方法
参考文献
第5章 非预混火焰的LEs技术
5.1 滤波方程及亚格子模型封闭
5.2 滤波密度函数方法
5.2.1 化学平衡反应流动
5.2.2 拟稳态化学反应流动
5.2.3 有限速率化学反应流动
5.3 l维湍流模型
5.3.1 大涡模拟流场求解
5.3.2 亚网格1维湍流求解
5.3.3 LES—DT耦合处理
5.4 动态增厚火焰模型
5.4.1 增厚火焰模型
5.4.2 大涡模拟与增厚火焰模型
5.4.3 动态增厚火焰模型
参考文献
第6章 基于非结构网格的数值求解技术
6.1 基于非结构网格的高阶计算格式
6.1.1 非结构网格高阶离散格式进展
6.1.2 单元顶点型存储技术及控制方程离散
6.1.3 对流项处理方法之一：LW离散格式
6.1.4 对流项处理方法之二：TTGC离散格式
6.1.5 黏性项处理方法
6.1.6 人工黏性和激波捕捉
6.1.7 高阶格式验证：典型超声速问题的适用性研究
6.2 面向可压缩流动的特征边界处理技术
6.2.1 控制方程线化
6.2.2 特征方程
6.2.3 特征变量
6.2.4 边界特征量的校正
6.3 湍流入口边界数据构造方法
6.4 并行燃烧模拟程序包
6.5 各向异性非结构网格自适应求解方法
6.5.1 度量张量和各向异性网格的基本概念
6.5.2 基于度量张量的各向异性网格自适应迭代过程
6.5.3 流场度量张量矩阵构造
6.5.4 多度量张量相交算法
6.5.5 自适应算法验证：超声速楔形体绕流计算
6.6 经典燃烧实验的数值验证
6.6.1 1维层流预混火焰
6.6.2 2维对冲火焰
6.6.3 3维湍流预混本生火焰
6.6.4 3维非预混抬举火焰
参考文献
第7章 涡轮发动机燃烧过程的数值模拟
7.1 贫油直接喷射低排放燃烧室的计算分析
7.2 富油燃烧一猝熄一贫油燃烧低排放燃烧室的设计分析
7.2.1 燃烧室几何结构
7.2.2 数值结果与分析
7.3 驻涡燃烧室的设计分析
7.3.1 带联焰稳流器驻涡燃烧室的设计
7.3.2 分析方法和参数设置
7.3.3 结果分析
参考文献
第8章 超燃冲压发动机燃烧过程的数值模拟
8.1 冲压发动机带扩张角隔离段流场数值模拟
8.1.1 隔离段研究概述
8.1.2 计算模型介绍
8.1.3 计算方法及其验证
8.1.4 计算结果分析
8.2 支板型超燃冲压发动机的计算分析
8.2.1 几何模型和网格设计
8.2.2 化学反应机理
8.2.3 边界条件设置
8.2.4 冷态流场的数值模拟
8.2.5 烧流场的数值模拟
8.2.6 各向异性非结构网格自适应求解技术的应用
8.3 激波诱导点火超燃冲压发动机的计算分析
8.3.1 HyShot发动机模型和几何尺寸
8.3.2 边界条件设置
8.3.3 模拟结果
8.4 组合循环发动机模拟设计
8.4.1 物理模型和网格设计
8.4.2 冷态计算结果
8.4.3 热态计算结果
参考文献
第9章 燃料射流过程的数值模拟
9.1 液态射流概述
9.2 基于欧拉一拉格朗日框架的雾化过程建模研究
9.2.1 拉格朗日框架下的喷雾方程
9.2.2 液体雾化过程建模