高温热化学

课程编码：180090080103P3005H 英文名称：High-Temperature Thermochemistry 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业课 主讲教师：魏小林等

本课程是主要针对热反应系统、燃烧过程中的热力学、化学反应机理和流动反应扩散动力学进行阐述，提供开展高温热化学研究的相关基础知识。第一部分着重于时间相关的空间均匀反应的热反应系统，第二部分考虑时空相关不均匀包含流动和扩散的燃烧反应过程。第三部分介绍高温热化学典型理论方法与发动机燃烧应用。课程讲解一方面集中在化学动力学系统上，给出了相关基本概念与方法；另一方面也注重对燃烧现象和机理的具体分析与实际应用。通过学习这一课程，可对高温热化学中涉及的燃烧热力学、燃烧过程以及相关燃烧现象有比较系统深入的理解，并具有一定燃烧热力学、反应动力学分析的能力。这一课程力求课程学习和燃烧研究相结合，使学生能够在认识燃烧现象的基础上，掌握高温热化学相关方法，应用到燃烧装置设计和优化控制中。

热力学或热学、流体力学

第一章 化学动力学导论 4学时 魏小林
第1节 气相动力学模型
第2节 等温等容动力学
第3节 绝热等容动力学
第二章 燃烧热力学 6学时 魏小林
第1节 混合气体热力学
第2节 热力学基本关系
第3节 冻结声速与不可逆熵产
第4节 燃烧统计力学
第三章 单一反应的热化学 6学时 魏小林
第1节 分子量与化学计量
第2节 反应系统的第一定律分析
第3节 化学平衡
第4节 单一等温反应的化学动力学
第5节 守恒和演化方程
第6节 简单的一步动力学
第四章 多重反应的热化学 4学时 魏小林
第1节 多反应扩展概述
第2节 平衡条件
第3节 简单三步动力学
第4节 简明反应速率定律公式
第五章 化学反应机理简化 4学时 魏小林
第1节 数学背景
第2节 模型系统的简化
第3节 燃烧系统的简化
第六章 理想化固体燃烧 3学时 魏小林
第1节 简单平面模型
第2节 无量纲化
第3节 稳态解
第七章 燃烧要素与火焰形态 6学时 陆阳
第1节 常见燃料介绍
第2节 层流预混火焰
第3节 层流扩散火焰
第八章 液滴蒸发与燃烧 3学时 陆阳
第1节 简单的液滴蒸发模型
第2节 简单的液滴燃烧模型
第3节 影响因素
第九章 湍流预混火焰 5学时 陆阳
第1节 应用背景
第2节 湍流火焰速度
第3节 湍流预混火焰结构
第4节 预混火焰分类
第5节 火焰稳定机制
第十章 湍流扩散火焰 4学时 陆阳
第1节 应用背景
第2节 射流火焰
第3节 其它扩散火焰（部分预混、旋流等）
第十一章 高温热化学的典型分析方法 7学时 魏小林
第1节 热化学平衡计算
第2节 反应机理与简化
第3节 分子动力学与反应力场模拟
第十二章 各种发动机实例介绍 8学时 陆阳
第1节 常见发动机循环介绍
第2节 变截面一维流动介绍（瑞利流，Fanno流，音速喷管流量计）
第3节 低速燃烧案例介绍（火箭发动机）
第4节 低速燃烧案例介绍（涡轮发动机）
第5节 高速燃烧案例介绍（冲压发动机）

魏小林，中科院力学所，研究员，主要从事燃料清洁燃烧与热能高效利用方面的研究与应用工作；现为中国工程热物理学会燃烧学分会委员会委员、中国化工学会工程热化学委员会委员、中国循环经济协会专家、《燃烧科学与技术》杂志编委等；担任国家重点研发计划项目和国家自然科学基金重点项目负责人，入选中科院特聘研究员，获得国务院政府特殊津贴，发表期刊论文200余篇，申请专利约150项。
陆阳，中科院力学所，副研究员，主要从事空天飞行器综合热管理、新概念发动机及其热防护研究。