《高温电离气体的传热与流动》

第一章引论1

第一节 高温电离气体传热与流动研究的应用背景1

第二节典型的热等离子体技术应用中的传热与流动问题3

目录7

前言7

主要符号表10

第三节 高温电离气体条件下传热与流动的特点11

第四节本书的内容安排16

参考文献17

第二章高温电离气体23

第一节高温电离气体的产生23

§1.1电弧热等离子体发生器23

§1.2高频热等离子体发生器29

第二节高温电离气体中的碰撞过程32

第三节高温电离气体中的辐射过程37

第四节高温电离气体的热力学状态42

§ 4.1完全热力学平衡42

§ 4.2局域热力学平衡45

§4.3双温度等离子体47

第五节等离子体的特征参量49

§5.1 Debye长度49

§5.2等离子体频率——响应时间54

第六节高温电离气体的组分、热力学性质与输运性质56

§ 6.1平衡等离子体的组成成分57

§6.2热力学性质61

§6.3输运性质67

第七节 等离子体及被加工的颗粒参数的测量72

§7.1等离子体温度的光谱法测量74

§7.2静电探针78

§7.3量热探针82

§7.4飞行中颗粒参数的测量84

参考文献90

第三章基本方程式95

第一节 引言95

第二节连续介质基本方程式98

§2.1方程的一般形式98

§2.2直角坐标系中的基本方程式108

§2.3柱坐标系中的基本方程式110

§2.4球坐标系中的基本方程式111

第三节 电磁场方程式113

第四节 自由分子流区的基本方程式118

§4.1平衡气体中粒子的速度分布函数118

§4.2有温度梯度或速度梯度的气体中粒子的速度分布函数122

§4.3气体的平均性质与通量124

参考文献127

第一节引言130

第四章 等离子体中颗粒的受力130

第二节颗粒所受的各种作用力131

第三节连续介质区颗粒的阻力135

§3.1现有的颗粒阻力表达式135

§3.2有关颗粒阻力的解析研究与数值计算141

§3.3实验研究148

§3.4其它复杂因素162

第四节 过渡区颗粒的阻力163

第五节 自由分子流区颗粒的阻力172

§5.1 引言172

§5.2基本假定、粒子通量与颗粒上的浮动电位173

§5.3颗粒的阻力182

第六节颗粒所受的热泳力198

§6.1 引言198

§6.2过渡区颗粒上的热泳力201

§6.3自由分子流区颗粒上的热泳力202

参考文献220

第一节引言225

第五章等离子体中颗粒的传热225

第二节 连续介质区颗粒的传热：无对流情形227

§2.1向不蒸发颗粒的定常传热228

§2.2热边界层的松弛时间230

§ 2.3向蒸发（或升华）中的颗粒的传热232

§2.4颗粒的非定常加热241

§2.5从颗粒蒸发的蒸汽污染等离子体对传热的影响258

第三节连续介质区的传热：有对流情形262

§3.1现有的颗粒传热表达式262

§3.2现有传热表达式适用性的评价265

§3.3有对流、无蒸发颗粒传热表达式（3.8）的推导270

§3.4有对流条件下向蒸发颗粒的传热276

§3.5等离子体向球传热的实验研究278

§4.1热传导势跳跃处理办法292

第四节温度跳跃区的传热292

§4.2 Knudsen数对颗粒传热的影响：无对流情形296

§4.3压力对等离子体向颗粒传热的影响298

§4.4有对流条件下Knudsen数对颗粒传热的影响301

§4.5对热传导势跳跃处理办法的修改304

第五节 自由分子流区的传热307

§5.1引言307

§5.2分析结果：球形颗粒情形310

§5.3向圆柱体的传热317

§5.4其它复杂因素320

参考文献324

第六章 等离子体发生器与反应器中的传热与流动329

第一节通道电弧的数值模拟330

§1.1充分发展电弧330

§1.2发展中的电弧334

§1.3冷气体喷射对通道电弧的影响340

§1.4其它复杂因素346

第二节等离子体反应器的数值模拟347

§2.1反应器中流动与传热的数值模拟347

§2.2原料颗粒在反应器中的运动轨迹与加热历程357

§2.3颗粒的成核、长大与热泳沉积365

第三节等离子体射流的数值模拟369

§3.1引言369

§3.2层流等离子体射流（亚声速）374

§3.3紊流等离子体射流（亚声速）380

§3.4超声速等离子体射流387

§3.5颗粒在等离子体射流中的运动与加热389

第四节高频等离子体发生器的数值模拟392

§4.1准二维数值模拟393

§4.2包括二维自洽电磁场解的数值模拟399

§4.3原料颗粒的运动与加热417

参考文献422

第七章 其它等离子体传热与流动问题429

第一节 自由边界电弧429

§1.1自由燃烧电弧429

§1.2高强度直流电弧的阳极约束区437

第二节 电弧的电极区441

§2.1阳极传热443

§ 2.2阴极过程453

第三节等离子体向处于浮动电位或具有偏置电位的物体的传热462

第四节计算大温差变物性条件下传热与阻力的参考温度法474

参考文献481

附录A 物理常数和常用函数486

附录B 等离子本的成分组成488

附录C 等离子体的热力学与输运性质494

参考文献512

内容索引513