前言
湍流燃烧是空天动力装置实现能量转化的核心物理过程，燃烧室结构的复杂性、燃烧组织的多样性、内部化学反应过程的多变性，决定了发动机燃烧室的设计具有技术难度大、研发周期长、研制风险高等特点，其研发过程通常需依赖大量的物理实验。
随着现代数学方法、计算机技术和仿真理论的迅速发展，与燃烧室数值模拟相关的物理化学模型不断完善，数值仿真技术逐渐在燃烧室设计技术研究和工程研制中得到应用。目前，燃烧仿真技术在工程的应用已经贯穿了燃烧室设计、实验、制造、服务保障等产品研发和发展的全生命周期，逐渐发挥出仿真技术在燃烧室设计和研制中“以虚辅实、以虚补实、以虚预实、以虚代实”的作用。本书旨在总结航空发动机湍流燃烧理论与数值模拟技术的最新研究进展，聚焦于满足高性能航空发动机燃烧室自主研发需求的关键技术突破，内容涵盖湍流燃烧的基础理论与发动机工况场景的实际应用，按理论—方法—应用的逻辑展开，理论阐述与案例分析并重，结合工程实例阐释相关理论，便于读者理解与应用。
全书包含湍流燃烧基础理论、自适应湍流燃烧建模、多物理过程建模、湍流燃烧的稳定性调控及燃烧优化设计等多个方面。其中，湍流燃烧基础理论部分结合湍流化学反应机制，提炼了发动机湍流燃烧的共性科学问题，为复杂发动机湍流燃烧问题的研究提供了理论依据； 物理建模与燃烧室优化设计部分介绍了燃烧不稳定、污染物排放等发动机燃烧室关键问题的最新研究进展，为实现从传统实验驱动设计向数值仿真驱动设计的转变提供技术支撑。全书共10章： 第1章主要介绍发动机湍流燃烧的基本特性与控制方程等基础内容； 第2章探讨湍流火焰动力学； 第3~6章着重阐述反应流湍流建模、湍流燃烧建模、自适应湍流燃烧建模、多物理过程建模及相关应用； 第7~9章结合湍流燃烧分析方法，介绍湍流燃烧工程仿真与优化的最新进展； 第10章对发动机湍流燃烧研究的发展方向加以展望。
本书内容主要来源于作者及其团队在相关领域多年研究的积累，主要面向从事湍流燃烧、燃烧室设计的科研人员、相关领域的本科生与研究生。随着发动机性能的不断提升，对先进燃烧理论与技术的需求日益增长，希望本书的出版能够推动最新理论在发动机实践中的应用并扩充国内在该领域的知识储备。最后，感谢国家自然科学基金项目资助。
作者
2025年12月
任祝寅,清华大学航空发动机研究院教授，入选海外高层次人才青年项目、国家杰出青年基金项目。2006年获美国康奈尔大学博士学位,先后在ANSYSFluent,GEGlobalResearch及美国康涅狄格大学任职。主要研究领域为推进和动力系统湍流燃烧机理和仿真建模，和航空发动机燃烧室燃烧过程优化。参与了通用电气和普惠等公司的燃烧室部件研发和优化。承担了基金委“面向发动机湍流燃烧基础研究”重大研究计划重点项目、集成项目、两机基础研究课题、及JKW、KGJ和中国航空发动机集团等若干项目。已在Combust.Flame,Proc.Combust.Inst.,AIAAJ.,J.Propul.Power等顶级期刊上发表SCI论文百余篇。发展的高保真数值仿真模型、算法和软件模块已被广泛应用在商业软件、国产CFD仿真软件以及能源动力系统优化等方面。开发了国内首个基于湍流-反应耦合作用机制的点火概率和污染物工程预测软件,已被主机所采用。在国际上率先将活性子空间方法用于湍流燃烧主控机制分析、湍流燃烧调控及燃烧性能优化。曾获国际燃烧学会BernardLewisFellowship，吴仲华优秀青年学者奖，AIAAAssociateFellow，担任能源动力SCI期刊J.Propul.Power副主编、Combust.TheoryModelling编委、《航空发动机》编委。
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