航空叶轮机原理及设计基础

图书标准信息

• 作者 桂幸民；金东海
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2022-11
• 版次 1
• ISBN 9787030735652
• 定价 90.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 301页
• 字数 462.000千字

【内容简介】

《航空叶轮机原理及设计基础》以航空发动机应用过程中对叶轮机部件的需求为背景，以工程热力学、流体力学和气动热力学等知识为基础，介绍轴流风扇/压气机、轴流涡轮和离心压气机等叶轮机性能参数的基本概念、特性产生的基本原理，同时面向叶轮机设计，讨论叶轮机的基本工作原理、内部流动的基本物理图画以及限制设计极限的匹配性、特殊性问题。

【目录】

目录

丛书序

前言

符号表

第1章绪论001

1.1什么是叶轮机械001

1.1.1叶轮机械定义002

1.1.2叶轮机分类简介002

1.2航空发动机中的叶轮机003

1.2.1航空叶轮机结构布局特征003

1.2.2航空叶轮机气动布局特征004

1.2.3航空叶轮机的起源006

1.3叶轮机内部流动的复杂性008

1.3.1叶轮机内部流动的复杂性009

1.3.2复杂问题的典型简化假设011

1.3.3叶轮机设计过程简介013

1.4航空叶轮机设计特点与技术发展013

1.4.1叶轮机性能对航空发动机的影响015

1.4.2缺一不可的工程设计三要素019

1.4.3叶轮机现代设计特点021

思考和练习题023

第2章叶轮机基本性能025

2.1转速025

2.1.1转速与线速度025

2.1.2相似转速与折合转速026

2.2流量028

2.2.1质量流量与环面迎风流量028

2.2.2相似流量与折合流量030

2.2.3体积流量031

2.2.4流量系数032

2.3功与功率033

2.3.1轴功与功率033

2.3.2轮缘功： 叶轮机Euler方程034

2.3.3涡轮功035

2.3.4温升负荷系数与功率系数035

2.4压缩/膨胀过程036

2.4.1过程的产生：广义Bernoulli方程036

2.4.2等温、等熵、多变过程038

2.4.3焓熵图039

2.4.4气动热力参数的变化趋势042

2.5增压比/落压比042

2.5.1静对静压比与总对总压比042

2.5.2总对静压比与余速动能044

2.5.3压比负荷系数045

2.6效率046

2.6.1等熵效率与轮周效率046

2.6.2多变效率048

2.6.3涡轮的等熵效率049

2.7比转速与比直径*050

2.8变比热问题*052

思考与练习题053

第3章叶轮机性能特性056

3.1特性的产生056

3.2特性线上的关键工作状态059

3.2.1设计状态059

3.2.2峰值效率状态060

3.2.3堵塞状态060

3.2.4失速状态061

3.2.5喘振状态063

3.3压气机通用特性与调节064

3.3.1压气机特性试验*064

3.3.2通用特性与无量纲特性068

3.3.3压缩系统调节069

3.3.4航空叶轮机环境适应性071

3.4多级压气机性能匹配071

3.4.1设计状态性能匹配073

3.4.2等转速非设计状态性能匹配074

3.4.3共同工作非设计状态性能匹配076

3.4.4多级压气机的多重特性078

3.5涡轮特性080

3.5.1涡轮相似参数081

3.5.2涡轮通用特性082

3.5.3多级涡轮的性能匹配083

3.5.4多转子发动机自适应防喘原理084

3.6压气机与涡轮共同工作085

思考与练习题087

第4章轴流风扇/压气机气动设计基础088

4.1轴流风扇/压气机叶片结构参数088

4.1.1叶型结构参数089

4.1.2基元结构参数090

4.1.3典型的原始叶型091

4.1.4叶片结构参数092

4.2基元级气动设计基础094

4.2.1基元气动性能参数094

4.2.2基元级速度三角形与能量转换098

4.2.3速度三角形简化分析103

4.2.4基元级反力度与轴向力105

4.2.5基元流迎角特性108

4.2.6极限负荷与两角一系数116

4.2.7Smith图123

4.3压气机级气动设计基础124

4.3.1展向积叠：径向平衡方程124

4.3.2典型的扭向规律125

4.3.3二次流动与流动控制*129

4.4多级压气机流动匹配135

4.4.1多级压气机匹配设计简介135

4.4.2重复级现象*139

4.4.3非设计状态的流动失配*140

4.4.4流场识别与调试技术简介*142

4.5失速喘振、进气畸变及扩稳技术146

4.5.1旋转失速146

4.5.2喘振151

4.5.3进气畸变*153

4.5.4扩稳技术157

4.6相似设计与相似试验161

4.6.1加级设计161

4.6.2改级设计161

4.6.3缩放设计与缩尺试验162

4.6.4进气节流试验163

思考与练习题164

第5章轴流涡轮气动设计基础168

5.1轴流涡轮叶片结构参数168

5.1.1叶型结构参数169

5.1.2基元结构参数169

5.1.3叶片结构参数170

5.2基元级气动设计基础170

5.2.1基元气动性能参数170

5.2.2基元级速度三角形与能量转换172

5.2.3基元级反力度与轴向力176

5.2.4涡轮基元流动178

5.2.5涡轮基元损失180

5.2.6涡轮基元级Smith图185

5.3气冷涡轮的基元流动185

5.3.1冷却的目的185

5.3.2对流冷却*187

5.3.3气膜冷却*188

5.3.4气膜冷却的气动损失*190

5.4涡轮级与多级涡轮191

5.4.1基元级的展向积叠： 径向平衡方程192

5.4.2典型的扭向规律192

5.4.3二次流动195

5.4.4多级涡轮198

思考与练习题201

第6章离心压气机气动设计基础204

6.1离心叶轮204

6.1.1离心叶轮结构参数205

6.1.2气动性能参数与速度三角形206

6.1.3速度三角形与能量转换208

6.1.4滑移系数211

6.1.5离心压气机反力度212

6.2扩压器214

6.2.1无叶扩压器214

6.2.2叶片扩压器215

6.2.3无叶扩压段216

6.2.4管式扩压器216

6.2.5蜗壳217

6.3离心压气机级218

6.3.1流动图画218

6.3.2流动损失219

6.3.3级性能匹配221

思考与练习题222

附录A叶轮机气动热力学基本方程223

A.1Reynolds输运定理223

A.2质量守恒定律与相对流动的连续方程224

A.2.1三维流动连续方程224

A.2.2一维流动流量方程226

A.3动量守恒定律与相对流动的动量方程227

A.3.1动量守恒与受力分析227

A.3.2加速度合成定理228

A.3.3三维流动动量方程229

A.3.4二维基元流动动量方程230

A.3.5一维流动动量方程232

A.3.6动量矩方程233

A.4能量守恒定律与相对流动的能量方程234

A.4.1能量守恒与热、功分析234

A.4.2三维流动能量方程235

A.4.3绝对坐标系一维流动能量方程237

A.4.4相对坐标系一维流动能量方程239

A.5热力学第二定律240

A.5.1Clausius不等式240

A.5.2热力学关系式241

附录B气动热力学基础245

B.1气体的基本性质245

B.1.1国际标准大气245

B.1.2状态方程式246

B.1.3比热247

B.1.4压缩性与Mach数249

B.1.5黏性与Reynolds数251

B.1.6传热问题254

B.1.7湿度问题255

B.2气动热力学函数256

B.2.1气流的滞止256

B.2.2气动函数257

B.2.3流量函数259

B.3膨胀波、压缩波与激波260

B.3.1弱扰动在气流中的传播260

B.3.2膨胀波261

B.3.3压缩波262

B.3.4弱波的反射和相交262

B.3.5激波264

B.3.6激波的反射和相交266

B.3.7锥面激波268

B.4旋涡运动的基本理论269

B.4.1涡线和涡管269

B.4.2速度环量270

B.4.3Stokes定理271

B.4.4Kelvin定理（Thomson定理）273

B.4.5Helmholtz旋涡三定理275

B.4.6旋涡附近的速度分布（Biot-Savart公式）276

B.4.7点涡277

附录C相似理论基础279

C.1什么是相似279

C.2流动的相似条件280

C.3相似三定律282

C.4量纲分析284

参考文献287

中英文对照表293

索引298