航空燃氣輪機渦輪氣體動力學：流動機理及氣動設計/鄒正平等著 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 航空燃氣輪機
• 渦輪氣體動力學
• 流動機理
• 氣動設計
• 鄒正平
• 工程技術
• 機械工程
• 航空動力
• 燃氣輪機
• 渦輪機械

店鋪： 中夢圖書專營店

齣版社： 上海交通大學齣版社

ISBN：9787313123558

商品編碼：10014236164

齣版時間：2014-12-01

基本信息

書名:航空燃氣輪機渦輪氣體動力學：流動機理及氣動設計

定價：138.00元

作者:鄒正平等著

齣版社：上海交通大學齣版社

齣版日期：2014年12月

ISBN：9787313123558

字數：650000

頁碼：503

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品標識：23661581

編輯*

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暫無

內容提要

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本書共10章，第1章為基本概念；第2章為高壓渦輪內部復雜流動機理；第3章為渦輪級間過渡段內部復雜流動機理；第4章低壓渦輪內部復雜流動機理；第5章為渦輪後承力機匣通道內部復雜流動機理；第6章為渦輪氣動設計及優化技術；第7章為渦輪內部流動控製技術；第8章為嚮心渦輪內部復雜流動機理；第9章為渦輪內部流動先進研究手段； 第10章為渦輪多學科耦閤機理。

目錄

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1基本概念
1.1燃氣輪機渦輪
1.2用於描述渦輪幾何的參數
1.3用於描述渦輪氣動熱力過程的基本方程
1.4軸流常規渦輪級速度三角形
1.5葉片錶麵邊界層
1.6尾跡
1.7端區二次流流動
1.8葉尖泄漏流動
1.9位勢作用
1.10激波和膨脹波
1.11摻混
1.12葉型負荷
1.13損失及效率定義
參考文獻1基本概念
1.1燃氣輪機渦輪
1.2用於描述渦輪幾何的參數
1.3用於描述渦輪氣動熱力過程的基本方程
1.4軸流常規渦輪級速度三角形
1.5葉片錶麵邊界層
1.6尾跡
1.7端區二次流流動
1.8葉尖泄漏流動
1.9位勢作用
1.10激波和膨脹波
1.11摻混
1.12葉型負荷
1.13損失及效率定義
參考文獻
2高壓渦輪內部復雜流動機理
2.1高壓渦輪
2.2高壓渦輪氣動幾何特徵
2.3高壓渦輪氣動性能數值評估體係
2.4高負荷高壓渦輪內復雜波係
2.5 高壓渦輪二次流及控製技術
2.6高壓渦輪泄漏流動及控製技術
2.7冷氣與主流相互作用對氣動性能影響
參考文獻
3低壓渦輪內部復雜流動機理
4高低壓渦輪過渡段及後機匣內部復雜流動機理
5渦輪氣動設計方法
6渦輪內部流動控製技術
7徑流渦輪內部復雜流動機理及設計
8渦輪多學科耦閤問題
索引

作者介紹

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暫無

文摘

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暫無

媒體*

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暫無

巍峨高聳，淩空翱翔——現代航空動力之魂 巍峨的機身，流綫型的翼展，當雄鷹劃破長空，身後留下一道道銀白的軌跡，其背後承載的，是人類對速度、對高度、對自由的無限渴望。而驅動這一切，讓鋼鐵巨獸騰雲駕霧的，正是那顆跳動著炙熱火焰的“心髒”——航空發動機。其中，渦輪氣體動力學，作為航空發動機的核心技術之一，更是凝聚瞭無數智慧的結晶，它深刻地揭示瞭空氣在發動機內部復雜的流動規律，並以此為基礎，雕琢齣高效、可靠的空氣動力設計。 本書並非直接探討《航空燃氣輪機渦輪氣體動力學：流動機理及氣動設計》這一特定著作，而是旨在勾勒齣這一宏大科學領域所涉及的廣闊圖景。它將引領讀者深入瞭解航空發動機內部，特彆是渦輪部分，空氣是如何被神奇地轉化為推動飛機前進的強大動力的。我們將從最基礎的物理原理齣發，逐步深入到復雜的流體力學理論，再到精密的空氣動力學設計方法，全方位地展現這一激動人心的學科魅力。 流動的奧秘：氣體動力學的基礎 要理解渦輪氣體動力學，首先需要掌握氣體動力學的基礎知識。氣體，作為一種特殊的物質形態，其宏觀錶現——壓力、溫度、密度——與微觀粒子（分子、原子）的隨機運動息息相關。我們從氣體分子的運動論齣發，認識到氣體的壓強是分子碰撞器壁的結果，溫度是分子平均動能的體現，而密度則是單位體積內物質的質量。這些看似抽象的概念，卻是理解氣體在發動機內流動的基石。 熱力學定律，特彆是第一定律（能量守恒）和第二定律（熵增原理），為我們理解能量在氣體流動中的轉化與損耗提供瞭框架。氣體在發動機內經曆瞭膨脹、壓縮、傳熱等一係列過程，這些過程的效率直接影響著發動機的整體性能。例如，發動機的工作循環，如布雷頓循環，就是基於熱力學原理，描述瞭空氣在發動機內部經曆吸氣、壓縮、燃燒、膨脹、排氣等一係列過程，並最終輸齣功的理想化模型。 然而，真實世界的流動遠比理想模型復雜。黏性，作為流體固有的一種性質，使得流體內部産生摩擦，從而導緻能量損失。邊界層理論，就是研究流體在固體壁麵附近由於黏性作用而形成的薄層區域，它對於理解流動分離、阻力以及換熱等現象至關重要。而可壓縮性，則是指氣體密度隨壓力和溫度變化的顯著程度。在航空發動機的高速流動中，氣體的速度可以接近甚至超過音速，此時可壓縮性效應變得尤為突齣，必須加以考慮，否則將導緻計算結果的嚴重偏差。 渦輪：能量轉換的核心 航空發動機的“心髒”，即渦輪，是能量轉換的核心部件。它的主要任務是將燃燒室産生的高溫高壓燃氣中的熱能轉化為機械能，驅動壓氣機運轉，並最終産生推力。渦輪由一係列葉片組成，這些葉片巧妙地安裝在渦輪盤上，共同構成渦輪級。 氣體在通過渦輪葉片時，會發生復雜的流動。當高溫高壓的燃氣流過渦輪葉片時，葉片會受到一個力的作用，這個力促使渦輪盤高速鏇轉。這個過程涉及到氣流的速度、壓力、溫度以及能量的瞬時變化。為瞭最大化能量的提取效率，渦輪葉片的設計至關重要。葉片的形狀、角度、錶麵光潔度，都對氣流的通道、流速、壓降産生直接影響。 在渦輪級的設計中，我們不僅要關注氣流的宏觀流動趨勢，更要深入研究微觀的流動機製。例如，葉片錶麵可能齣現流動分離，導緻氣流效率下降，甚至引起葉片損傷。葉片之間可能産生復雜的二次流動，消耗部分能量。此外，葉片由於承受高溫高壓，還可能發生熱膨脹和變形，進一步影響氣流。 流動機理的深入剖析 為瞭精確預測和控製渦輪內部的流動，科學傢們發展瞭一係列復雜的數學模型和計算方法。早期的研究主要依賴於基於守恒方程的解析解或數值求解，這些方法在處理簡單幾何形狀和理想流體時能夠取得一定的效果。 隨著計算能力的飛速發展，計算流體動力學（CFD）技術成為瞭研究復雜流動的有力工具。CFD通過將計算域離散化為無數個小網格，然後數值求解控製方程（如納維-斯托剋斯方程），來模擬流體的運動。對於渦輪內部這樣復雜的流動，CFD能夠清晰地展現氣流的分布、速度場、壓力場、溫度場以及渦量場等信息，幫助工程師深入理解流動的細節。 在CFD的應用中，模型選擇至關重要。例如，對於粘性流動，需要考慮湍流模型。湍流是流體流動中一種高度無規則、隨機的運動狀態，它具有混閤能力強、能量耗散大的特點。準確模擬湍流是航空發動機性能分析的關鍵之一。目前，已經發展瞭多種湍流模型，包括雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）模型、大渦模擬（LES）以及直接數值模擬（DNS）等，它們在計算精度和計算量之間權衡取捨。 此外，多相流，即包含兩種或兩種以上不同相態的流體混閤物，在發動機內部也可能齣現。例如，燃料燃燒後産生的液滴或固相顆粒，以及發動機內部可能存在的冷凝水等。處理這些多相流體，需要更復雜的模型來描述各相之間的相互作用。 氣動設計：效率與可靠性的雙重追求 基於對流動機理的深刻理解，氣動設計的目標是最大化渦輪的效率，同時確保其在極端工作條件下的可靠性。這涉及到對葉片形狀、尺寸、攻角、葉片間距等一係列參數的優化。 葉片的設計是一個復雜的多目標優化問題。一方麵，要設計齣能夠最大化氣流能量提取的葉片形狀。這通常意味著葉片錶麵需要有精確的麯率，以引導氣流以最優的角度通過，從而産生最大的渦輪轉矩。另一方麵，葉片需要承受巨大的載荷，包括氣動載荷、熱載荷以及離心力。因此，葉片的強度、剛度和抗疲勞性能也必須得到充分考慮。 為瞭實現高效的氣動設計，工程師們會運用各種設計工具和方法。參數化設計技術允許工程師快速調整葉片幾何參數，並通過CFD模擬評估其氣動性能。優化算法則可以指導工程師在巨大的設計空間中尋找最優解。 此外，多學科耦閤分析是現代氣動設計的關鍵。例如，氣動載荷會引起葉片的變形，而葉片的變形又會影響氣流，形成一個耦閤循環。熱載荷會導緻葉片溫度升高，影響材料性能，進而影響葉片強度。因此，氣動設計必須與結構設計、熱設計緊密結閤，纔能設計齣真正高性能、高可靠性的渦輪葉片。 展望未來 航空燃氣輪機技術的發展永無止境。隨著人類對飛行速度、航程以及燃油效率要求的不斷提高，對渦輪氣體動力學和氣動設計的挑戰也愈發嚴峻。未來的研究方嚮將更加聚焦於： 智能化設計： 利用人工智能和機器學習技術，加速設計進程，發現更優的設計方案。 新型材料： 開發能夠承受更高溫度、更強載荷的新型材料，以提高發動機的工作效率。 先進流動控製： 探索主動和被動流動控製技術，進一步降低流動損失，提高氣動效率。 綠色航空： 緻力於降低發動機的汙染物排放和噪聲，推動航空業的可持續發展。 總之，航空燃氣輪機渦輪氣體動力學與氣動設計，是一個融閤瞭物理、數學、工程學等多學科的尖端領域。它不僅是理解現代航空發動機工作原理的關鍵，更是推動航空技術不斷嚮前發展的強大引擎。這項研究工作，將繼續在人類探索天空的徵程中，扮演著至關重要的角色。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，這本書的價值絕不僅僅在於堆砌理論，更在於它提供瞭一種係統性的思考框架。尤其是在討論燃氣渦輪葉片的氣動設計時，作者並沒有局限於孤立地分析某個部件，而是將其置於整個發動機係統中進行考量。從進氣道的均勻性對渦輪性能的影響，到尾噴管的設計如何與渦輪齣口狀態相匹配，書中都給予瞭足夠的重視。我特彆欣賞的是，書中關於“流動損失”的章節，它不僅僅停留在定義和分類，而是深入分析瞭不同損失機製的物理根源，並提齣瞭多種減少損失的途徑，例如優化葉片型綫、改善葉片間流場等。這讓我深刻體會到，一個高性能的渦輪，是無數個細節精心雕琢的結果。過去我對“效率”這個詞的理解可能比較籠統，但讀瞭這本書之後，我纔明白，真正的效率提升，來自於對流體動力學中每一個細微之處的把握。書中的一些例子，例如通過改變葉片展嚮的攻角分布來優化氣動性能，或者通過引入三維流動控製技術來抑製分離，都給我留下瞭深刻的印象，也讓我看到瞭航空工程領域前沿的創新方嚮。

評分☆☆☆☆☆

我一直對航空發動機這個龐大的機械係統深感著迷，尤其是其中渦輪部分扮演的角色。記得以前在學校裏，雖然接觸過一些理論知識，但總覺得隔靴搔癢，難以觸及核心。最近讀瞭這本《航空燃氣輪機渦輪氣體動力學：流動機理及氣動設計》，雖然封麵和書名看起來就透著一股“硬核”的氣息，但裏麵的內容確實讓我眼前一亮，顛覆瞭我以往的一些認知。書中對氣動力的計算方法、流動分離的預測和控製、以及翼型設計中的關鍵參數等等，都進行瞭非常詳細的闡述，甚至還涉及瞭一些先進的數值模擬技術，這對於我這種想深入瞭解實際工程應用的讀者來說，實在是太有幫助瞭。過去我總覺得這些都是非常抽象的概念，但這本書通過大量的圖錶和實例，將復雜的理論變得直觀易懂。尤其是關於葉柵流動特性分析的那部分，書中不僅講解瞭理論模型，還列舉瞭不同工況下的流動模式，並給齣瞭相應的優化建議，這讓我在思考問題時，能夠更全麵、更深入地考慮各種因素。讀完這幾章，感覺自己對渦輪葉片錶麵的氣動載荷分布、以及它如何影響整體性能有瞭更清晰的認識，也更理解瞭為什麼工程師們在設計中要花費巨大的精力去優化葉片形狀。

評分☆☆☆☆☆

總體而言，這本書提供瞭一個非常詳盡的視角來審視航空燃氣輪機渦輪的氣動設計。它不僅僅是理論的堆砌，更是一種實踐經驗的總結和科學方法的提煉。我尤其欣賞書中對“不確定性”和“魯棒性”在設計中地位的強調。在實際的航空發動機設計中，由於各種因素的影響，流動往往是不確定且復雜的。書中提到，優秀的氣動設計應該具備一定的“魯棒性”，也就是說，即使在某些參數發生偏差的情況下，性能也不會大幅度下降。這一點在書中關於流動穩定性分析和故障模式探討的部分得到瞭充分的體現。書中通過對不同不穩定流動現象的案例分析，以及如何通過設計手段來規避和抑製這些不穩定性，讓我深刻認識到，一個可靠的航空發動機，其氣動設計必須充分考慮各種潛在的風險和不確定性。這讓我覺得，這本書不隻是一本技術手冊，更是一本關於工程智慧的啓迪之作。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期關注航空科技發展的愛好者，我對航空燃氣輪機始終保持著濃厚的興趣。然而，許多科普讀物往往將重點放在整體概念的介紹，對於具體的工程細節則一帶而過。這本書的齣現，恰好填補瞭這一空白。書中對於渦輪葉片在高溫高壓環境下的性能錶現，以及如何通過材料選擇和結構設計來保證其穩定運行，都有著詳實的論述。我尤其對書中關於“激波”和“跨聲速流動”在渦輪葉柵中産生的影響及其控製的章節印象深刻。在高速流動的環境下，激波的産生和傳播會帶來巨大的能量損失，甚至對葉片結構造成損傷。作者通過清晰的圖示和深入的分析，解釋瞭激波産生的條件，以及如何通過優化葉片型綫和葉柵幾何參數來減小激波強度，甚至利用激波來提升性能。這讓我重新認識瞭跨聲速流動在航空發動機渦輪設計中的重要性，也為我理解一些高性能發動機的復雜設計理念提供瞭重要的綫索。

評分☆☆☆☆☆

這本書對我最大的啓發在於，它讓我看到瞭“設計”背後深刻的科學原理。在讀到關於“氣動熱力耦閤”效應的部分時，我纔真正意識到，航空發動機渦輪的設計並非僅僅是簡單的流體動力學問題，它還與熱力學、材料科學等多個學科緊密相連。高溫氣流在通過渦輪葉片時，不僅會産生氣動力，還會傳遞大量的熱量，這對葉片的溫度分布、材料的強度和壽命都提齣瞭嚴峻的挑戰。書中對如何通過閤理的冷卻設計來降低葉片溫度，以及如何根據溫度分布來優化葉片型綫，都進行瞭詳細的介紹。這讓我明白瞭，一個成功的渦輪設計，必須在氣動性能、熱力性能和結構強度之間取得微妙的平衡。書中對於不同冷卻方式的原理、效果和適用範圍的分析，讓我對渦輪葉片復雜的內部冷卻通道有瞭更深的理解，也體會到工程師們在解決這些實際工程問題時所麵臨的巨大挑戰。