Gasdynamik der Verbrennung

I. Thermodynamische Grundlagen.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Allgemeine Begriffe und Definitionen; Zustandsgleichung idealer Gase.- 1.3 Zustandsgleichungen für reale Gase.- 1.4 Erster Hauptsatz der Wärmelehre.- 1.5 Spezifische Wärmen.- 1.6 Temperaturabhängigkeit der spezifischen Wärmen.- 1.7 Innere Energie und Enthalpie.- 1.8 Reaktionswärmen.- 1.9 Bildungswärmen und Standardenthalpien.- 1.10 Temperaturabhängigkeit der Reaktionswärmen.- 1.11 Der Heizwert von Brennstoffen.- 1.12 Zweiter Hauptsatz der Wärmelehre.- 1.13 Entropiefunktion.- 1.14 Thermodynamisches Gleichgewicht.- 1.15 Gemische einfacher Substanzen; Zweisubstanzenmodell.- 1.16 Innere Energie und Enthalpie im Zweisubstanzenmodell.- 1.17 Entropie im Zweisubstanzenmodell; freie Enthalpie.- 1.18 Massenwirkungsgesetz von Guldberg und Waage.- 1.19 Schallgeschwindigkeit in einem reagierenden Gasgemisch.- 1.20 Literatur.- II. Allgemeine Grundlagen der Verbrennung.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Einige Grundbegriffe aus der Reaktionskinetik und der Physik der Verbrennung.- 2.3 Kettenreaktionen.- 2.4 Temperatur- und Konzentrationsabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit.- 2.5 Ordnung von Reaktionen.- 2.6 Druckabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit.- 2.7 Stationäre Flammenausbreitung in vorgemischten Gasen.- 2.8 Grundlagen der Theorie thermischer Flammenausbreitung.- 2.9 Ähnlichkeit zwischen Temperatur- und Konzentrationsfeld in der laminaren Flamme.- 2.10 Die Theorie der thermischen Flammenausbreitung von Zeldovich und Frank-Kamenetzki.- 2.11 Verfeinerte Theorie der laminaren Flammenausbreitung.- 2.12 Einige allgemeine Bemerkungen zur laminaren Flammenausbreitung.- 2.13 Turbulente Flammenausbreitung in vorgemischten Gasen.- 2.14 Allgemeine Eigenschaften turbulenter Strömungen.- 2.15 Oberflächenmodell.- 2.16 Gestrecktes laminares Flammenmodell.- 2.17 Statistische Beziehungen bei turbulenter Verbrennung.- 2.18 Berechnung der turbulenten Flammengeschwindigkeit auf statistischer Basis.- 2.19 Abschließende Bemerkung zur turbulenten Verbrennung.- 2.20 Literatur.- III. Stationäre, eindimensionale Strömung mit Energiezufuhr.- 3.1 Vorbemerkung.- 3.2 Grundgleichungen für stationäre Rohrströmung mit Wärmezufuhr.- 3.3 Der senkrechte Verdichtungsstoß als Sonderfall q = 0.- 3.4 Kritische Wärmezufuhr.- 3.5 Rankine-Hugoniot-Kurve für den Verdichtungsstoß.- 3.6 Rankine-Hugoniot-Kurven für die Reaktionsfront.- 3.7 Verschiedene Arten von Reaktionsfronten.- 3.8 Klassische Detonationstheorie für das ideale Gas.- 3.9 Das Zeldovich-Döring-von-Neumann-Modell.- 3.10 Verdichtungsstoß mit Relaxation.- 3.11 Detonationswelle mit endlicher Reaktionsgeschwindigkeit.- 3.12 Berechnung der Detonationsgeschwindigkeit unter Berücksichtigung veränderlicher spezifischer Wärmen.- 3.13 Detonationsgeschwindigkeit; Vergleich zwischen Theorie und Experiment.- 3.14 Detonationsgrenzen.- 3.15 Nachteile und Mängel des ZDN-Modells.- 3.16 Detonation in rauhen Rohren.- 3.17 Wärmezufuhr im Kanal veränderlichen Querschnitts.- 3.18 Spezialfälle der Strömung imKanal veränderlichen Querschnitts.- 3.19 Berücksichtigung der Wandreibung.- 3.20 Das beheizte Rohr als Schubkörper.- 3.21 Staustrahltriebwerke.- 3.22 Literatur.- IV. Stationäre, räumliche Strömung mit Energiezufuhr.- 4.1 Grundgleichungen für stationäre, ebene oder achsensymmetrische Strömung mit chemischer Reaktion.- 4.2 Der verallgemeinerte Croccosche Wirbelsatz.- 4.3 Übergang zur Strömung mit Wärmequellen.- 4.4 Gleichungen für schiefe, stationäre Reaktionsfronten.- 4.5 Ablenkungswinkel der Strömung.- 4.6 Schiefe Unter- und Überschallreaktionsfront.- 4.7 Der schiefe Verdichtungsstoß als Sonderfall q = 0.- 4.8 Kritische Wärmezufuhr bei schiefen Reaktionsfronten.- 4.9 Kritischer Reaktionsfrontneigungswinkel.- 4.10 Allgemeines über Reaktionsfrontpolaren.- 4.11 Überschallreaktionsfrontpolaren.- 4.12 Unterschallreaktionsfrontpolaren.- 4.13 Zusammenhang zwischen Frontneigungswinkel und Ablenkungswinkel.- 4.14 Die laminare Bunsenflamme als Beispiel einer schiefen Verbrennungsfront.- 4.15 Überschallreaktionsfront an einem Keil.- 4.16 Unterschallreaktionsfront an einem konvexen Wandknick.- 4.17 Randbedingungen an einer festen Wand bei schiefen Detonationsfronten.- 4.18 Randbedingungen an einer festen Wand bei schiefen Verbrennungsfronten in Überschallströmung.- 4.19 Dreifrontkonfigurationen mit und ohne Energiezufuhr.- 4.20 Stehende Detonationswellen.- 4.21 Verträglichkeitsbedingungen für stationäre, ebene und achsensymmetrische Überschallströmung mit chemischer Reaktion.- 4.22 Die inverse Methode von Broadbent.- 4.23 Außenverbrennung.- 4.24 Außenverbrennung in Unterschallströmung.- 4.25 Außenverbrennung in Überschallströmung.- 4.26 Heckheizung.- 4.27 Schub und Widerstand bei Wärmezufuhr im Bereich hoher Machzahlen, insbesondere in Hyperschallströmung.- 4.28 Tragende Schubkörper in hoher Überschallströmung.- 4.29 Literatur.- V. Instationäre Strömung mit Energiezufuhr.- 5.1 Vorbemerkung.- 5.2 Grundgleichungen für instationäre, eindimensionale Strömung mit chemischen Reaktionen.- 5.3 Charakteristikenmethode für instationäre, eindimensionale Strömung mit und ohne chemischen Reaktionen.- 5.4 Reaktionsfronten in instationärer Strömung.- 5.5 Die linearisierten Reaktionsfrontgleichungen.- 5.6 Der instationäre Verdichtungsstoß als Sonderfall q = 0.- 5.7 Instationäre Reaktionsfrontpolaren.- 5.8 Entstehung von Druckwellen an ebenen Flammenfronten.- 5.9 Zündung am geschlossenen Rohrende.- 5.10 Zündung am offenen Rohrende.- 5.11 Wechselwirkung zwischen Druckwellen und Flammenfront.- 5.12 Wechselwirkung zwischen Flammenfront und Temperaturdiskontinuität.- 5.13 Verallgemeinerte Hugoniot-Kurven.- 5.14 Beschleunigung einer Flamme in einem Rohr konstanten Querschnitts.- 5.15 Instationäre Strömungsvorgänge beim Überschreiten der kritischen Wärmezufuhr.- 5.16 Übergang von der langsamen Verbrennung zur Detonation.- 5.17 Struktur von Detonationsfronten; pulsierende Detonation.- 5.18 Die Spindetonation.- 5.19 Literatur.- Namenverzeichnis.