本书命题源于工程实际问题，即低温推进剂的大幅晃动造成航天低温贮箱内部严重的热力学不平衡现象，以此问题为导向，系统研究了低温液氧晃动热力耦合过程，摸清了外部晃动激励对低温液氧箱体内部流体晃动热力耦合特性的影响规律。全书共7章，主要介绍流体晃动基本数学描述与理论模型、流体晃动热力耦合数值模型、流体晃动热力耦合特性、流体晃动热力过程影响因素分析等内容。全书力求深入浅出，注重基本理论与实际问题相结合，强调分析和解决流体晃动问题的思路与方法，反映了流体晃动热力耦合特性的最新研究成果。
样章试读
目录
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“博士后文库”序言
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 3
1.2 流体晃动现象 7
1.3 流体晃动理论研究现状 10
1.3.1 流体晃动理论模型 10
1.3.2 模态分析 12
1.3.3 流体晃动二维理论分析 13
1.3.4 流体晃动三维理论分析 14
1.4 流体晃动实验研究现状 15
1.5 流体晃动数值模拟研究现状 26
1.5.1 无网格计算方法 27
1.5.2 界面捕捉方法 28
1.5.3 SPH数值预测方法 29
1.5.4 湍流模型 30
1.5.5 其他数值计算方法 31
1.6 本书研究内容 33
第2章 流体晃动基本理论 37
2.1 流体晃动响应 37
2.1.1 流体晃动等效力学模型 37
2.1.2 高阶晃动响应 38
2.2 数学模型 39
2.2.1 基本微分方程和边界条件 39
2.2.2 速度势 40
2.2.3 动程 40
2.2.4 自由面边界条件 40
2.2.5 箱体壁面边界条件 41
2.3 矩形箱体方程组求解 42
2.3.1 ▽2Φ=0的特征函数 43
2.3.2 特征值 43
2.3.3 受迫运动 47
2.4 圆柱形罐体 52
2.5 环形扇形圆筒形罐体 52
2.6 卧式圆筒形罐体 55
2.7 球形罐体 57
2.8 椭球形罐体 58
2.9 环形罐体 59
2.10 垂直晃动 60
2.11 本章小结 61
第3章 流体晃动数值模型构建与验证 62
3.1 控制方程 62
3.2 湍流模型 63
3.2.1 湍流k-e模型 63
3.2.2 湍流左k-w模型 66
3.3 VOF模型 68
3.4 相变模型 69
3.5 滑移网格模型 70
3.6 物理模型 71
3.7 热边界条件 72
3.8 外部晃动激励设置 73
3.9 计算模型设置 73
3.10 数值计算 73
3.11 数值模型实验验证 75
3.11.1 对照实验 75
3.11.2 湍流模型筛选 78
3.11.3 模型验证 81
3.12 数值模型影响参数优化 82
12.1 时间步长 82
3.12.2 相变因子 88
3.13 网格无关性验证 92
3.14 本章小结 94
第4章 典型工况流体晃动热力耦合特性 95
4.1 研究对象 95
4.2 晃动力学特性 96
4.2.1 晃动力与晃动力矩求解表达式 96
4.2.2 晃动力与晃动力矩参数变化 98
4.3 晃动热力学特性 104
4.3.1 贮箱压力变化 104
4.3.2 流体温度变化与热分层 109
4.4 气液界面动态波动 115
4.4.1 气液界面形状变化 115
4.4.2 气液界面波动变化 117
4.5 本章小结 119
第5章 流体晃动热力过程影响因素分析 121
5.1 外部环境漏热 122
5.1.1 外部环境漏热对流体晃动力学特性的影响 122
5.1.2 外部环境漏热对流体压力变化的影响 123
5.1.3 外部环境漏热对自由界面波动的影响 126
5.1.4 外部环境漏热对流体温度分布的影响 127
5.2 初始液体温度 130
5.2.1 初始液体温度对流体晃动力学特性的影响 130
5.2.2 初始液体温度对流体压力变化的影响 132
5.2.3 初始液体温度对气液界面动态波动的影响 136
5.3 初始液体充注率 138
5.3.1 初始液体充注率对流体晃动力学特性的影响 138
5.3.2 初始液体充注率对流体压力变化的影响 141
5.3.3 初始液体充注率对气液界面波动变化的影响 142
5.4 晃动激励振幅 150
5.4.1 晃动激励振幅对流体晃动力学特性的影响 151
5.4.2 晃动激励振幅对流体压力变化的影响 153
5.4.3 晃动激励振幅对气液相分布的影响 157
5.4.4 晃动激励振幅对气液界面形状变化的影响 159
5.4.5 晃动激励振幅对气液界面面积变化的影响 165
5.4.6 晃动激励振幅对气液界面波动变化的影响 168
5.5 本章小结 176
第6章 间歇晃动激励对流体晃动热力耦合特性的影响分析 178
6.1 间歇正弦晃动激励 178
6.2 典型间歇晃动激励工况晃动热力参数变化 180
6.2.1 流体晃动力与晃动力矩 180
6.2.2 气液相压力分布 182
6.2.3 气液界面动态波动 188
6.2.4 流体热分层与温度分布 190
6.2.5 间歇晃动激励与连续晃动激励工况对比 198
6.3 不同间歇晃动激励形式 202
6.3.1 流体晃动力与晃动力矩 204
6.3.2 界面动态波动 206
6.3.3 流体压力波动 213
6.3.4 流体热分层 221
6.3.5 流体温度波动变化 225
6.4 本章小结 231
第7章 结论与展望 234
7.1 所获主要结论 235
7.2 研究工作展望 238
参考文献 241
后记 260
后编记 261
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