В пособии системно излагаются основы механики реагирующих газов (аэротермохимии). Наряду с вопросами теории молекулярных процессов переноса в газовой и конденсированной фазах рассматриваются сопряжённые задачи механики реагирующих газов и приводятся примеры использования этих фундаментальных понятий в теории горения, физической газовой динамике, теории многокомпонентного пограничного слоя и в теории вязкого ударного слоя.

…Для внедрения в технику новых технологических процессов и разработки новых аппаратов необходимо уметь прогнозировать поведение материалов и веществ в условиях повышенных температур, давлений и скоростей. В связи с этим за последние годы на стыке наук, таких, как, например, кинетическая теория газов, химическая кинетика, газовая динамика, сложилась новая наука — механика реагирующих газов (другое употребляющееся название — аэротермохимия), занимающаяся изучением течений газов в условиях повышенных температур, при которых оказывается необходимым учёт физико-химических процессов, приводящих к изменению состава газа и внутреннего состояния его атомов и молекул.

Развитие аэротермохимии стимулировали проблемы, возникающие в современной технике, в частности проблема тепловой защиты аппаратов, работающих при весьма высоких температурах. Действительно, при входе летательных аппаратов в атмосферу температура за ударной волной на внешней границе пограничного слоя достигает 10 000 К и более. В этом случае эффективная тепловая защита может быть осуществлена только при условии частичного разрушения материала поверхности. Процесс абляции вещества теплозащитного покрытия оказывается весьма сложным. Этот процесс может быть связан с оплавлением и с испарением жидкой плёнки, сублимацией, поверхностным горением, механической и тепловой эрозией обтекаемой поверхности. Строгая математическая постановка упомянутых задач приводит к необходимости решать нелинейные уравнения гиперзвукового пограничного слоя или вязкого ударного слоя с краевыми условиями на подвижных поверхностях, которых, вообще говоря, может быть несколько.

При высоких температурах в газе происходят такие процессы, как возбуждение вращательных и колебательных степеней свободы молекул, химические реакции, возбуждение электронных уровней атомов, ионизация, излучение и поглощение лучистой энергии.

Таким образом, исследователь, работающий в области аэротермохимии, должен быть специалистом не только в газовой динамике, но и ориентироваться в смежных областях знаний, например, химической кинетике, кинетической теории газов, теории излучения и т. д.

В предлагаемой книге изложены те разделы физики, которые входят необходимой составной частью в механику реагирующих газов.

Как и в механике сплошных сред, в аэротермохимии существуют два пути вывода основных уравнений аэротермохимии: феноменологический и кинетический. Мы будем в основном использовать кинетический подход, так как при использовании первого пути неизбежно приходится привлекать сведения из кинетической теории газов, т. е. последовательно первый подход никогда не удаётся реализовать.

Материал книги условно можно разбить на две части. В первой из них (гл. 1—4) изложены основы процессов молекулярного переноса и излучения в газах, а во второй (гл. 5—7) даны основные уравнения аэротермохимии, сведения из теории процессов переноса в реагирующем пористом твёрдом теле и приложения этих фундаментальных понятий к теории горения, физической газовой динамики, теории многокомпонентного пограничного слоя и вязкого ударного слоя…

ПРЕДИСЛОВИЕ
Авторы

Книги на ту же тему

1. Процессы переноса в реагирующих газах и плазме, Алексеев Б. В., Грушин И. Т., 1994
2. Массотеплообмен реагирующих частиц с потоком, Гупало Ю. П., Полянин А. Д., Рязанцев Ю. С., 1985
3. Распространение тепловых волн в гетерогенных средах, Матрос Ю. Ш., ред., 1988
4. Избранные труды: Химическая физика и гидродинамика. Частицы, ядра, Вселенная. В 2-х кн. (комплект из 2 книг). — 2-е изд., репринт., Зельдович Я. Б., 2014
5. Методы физико-химической кинетики, Туницкий Н. Н., Каминский В. А., Тимашев С. Ф., 1972
6. Газодинамические основы внутренней баллистики, Бетехтин С. А., Виницкий А. М., Горохов М. С., Станюкович К. П., Федотов И. Д., 1957
7. Прикладная газовая динамика. — 2-е изд., перераб., Абрамович Г. Н., 1953
8. Теория горения порохов и взрывчатых веществ, Лейпунский О. И., Фролов Ю. В., ред., 1982
9. Сборник задач по теории горения: Учебное пособие для вузов, Померанцев В. В., Арефьев К. М., Ахмедов Д. Б., Конович М. Н., Рундыгин Ю. А., Шестаков С. М., 1983
10. Физика горения газов, Щетинков Е. С., 1965
11. Качественные методы в физической кинетике и гидрогазодинамике: Учеб. пособие для физич. спец. вузов, Крайнов В. П., 1989
12. Физика горения и внутренняя баллистика, Ассовский И. Г., 2005
13. Теория переноса излучения: Статистические и волновые аспекты, Апресян Л. А., Кравцов Ю. А., 1983
14. Численные методы газовой динамики: Учебное пособие для студентов вузов, Пирумов У. Г., Росляков Г. С., 1987
15. Вычислительные методы в теории переноса, Марчук Г. И., ред., 1969
16. Термогазодинамический расчёт газотурбинных силовых установок, Дорофеев В. М., Маслов В. Г., Первышин Н. В., Сватенко С. А., Фишбейн Б. Д., 1973
17. Моделирование динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере, Алоян А. Е., 2008