Dynamic Modelling of Gas Turbines pdf epub mobi txt 電子書下載2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Kulikov, Gennady G. (EDT)/ Thompson, Haydn A. (EDT)

出品人:

頁數:336

译者:

出版時間:2004-4

價格:$ 236.17

裝幀:HRD

isbn號碼:9781852337841

叢書系列:

圖書標籤:

Gas Turbines
Dynamic Modelling
Control Systems
Aerospace Engineering
Mechanical Engineering
Mathematical Modelling
Simulation
Performance Analysis
Combustion
Thermodynamics

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具體描述

Whereas other books in this area stick to the theory, this book shows the reader how to apply the theory to real engines. It provides access to up-to-date perspectives in the use of a variety of modern advanced control techniques to gas turbine technology.

精密工程的基石：現代工業流體力學與熱力學原理及其應用內容簡介本書係統深入地探討瞭現代工業流體力學和熱力學的核心理論，並將其應用於高精度、高可靠性工程係統的設計與分析。本書旨在為高級工程專業學生、研究人員以及資深工程師提供一套全麵且實用的知識框架，側重於從基本物理定律推導至復雜工程問題的解決。第一部分：連續介質力學基礎與計算方法本部分首先奠定瞭分析工程問題的數學基礎。我們從經典的拉格朗日和歐拉描述齣發，詳細闡述瞭動量守恒（納維-斯托剋斯方程）和能量守恒定律在流體係統中的具體錶達形式。重點討論瞭粘性流體的本構關係，包括牛頓流體和非牛頓流體的應力張量描述。流體動力學的核心挑戰在於求解偏微分方程組。本書深入介紹瞭邊界層理論，包括普朗特邊界層方程的推導及其在高速流動中的重要性。對於不可壓縮流體，我們將詳細分析柯西-普拉特爾邊界層分離準則。對於可壓縮流動，本章全麵梳理瞭等熵流、激波結構（正激波與斜激波）的分析方法，並輔以特點的數值案例說明。在計算方法方麵，本書投入大量篇幅介紹計算流體力學（CFD）的核心算法。我們詳細闡述瞭有限差分法（FDM）、有限體積法（FVM）和有限元法（FEM）在求解流體方程中的應用。特彆是對流項的離散化處理，如迎風格式和中心差分格式的穩定性與精度權衡，進行瞭細緻的比較。此外，對於湍流建模，我們不僅概述瞭雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）模型（包括 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型），還介紹瞭大渦模擬（LES）和直接數值模擬（DNS）的基本思想及其在精細化工程預測中的局限與潛力。第二部分：高級熱力學與傳熱學在係統分析中的應用本部分從微觀到宏觀，構建瞭完整的傳熱傳質理論體係。首先，我們重新審視瞭熱力學第二定律，重點討論瞭熵産生原理在分析不可逆過程中的應用，並引入瞭耗散函數和功的有效性概念。對於復雜工質，如混閤氣體和化學活性流體，本書提供瞭狀態方程的精確模型，包括範德華方程和更先進的Peng-Robinson方程的應用實例。在傳熱學方麵，本書將導熱、對流和輻射熔為一爐，著重於多模式耦閤分析。 1. 穩態與瞬態導熱：深入研究瞭非均勻材料和包含熱源項的傅裏葉定律應用。重點講解瞭半無限大物體和具有周期性邊界條件下的瞬態導熱問題，並引入瞭溫差勢能的概念。 2. 對流傳熱：區彆分析瞭充分發展層流和湍流條件下的努塞爾數（Nu）關聯式。對於復雜幾何（如帶肋管束或填充床），本書詳細介紹瞭使用無量綱參數（如雷諾數、普朗特數和格拉曉夫數）進行係統性工程關聯的流程。對於強迫和自然對流，我們探討瞭浮力對流動結構和傳熱效率的影響機製。 3. 熱輻射：輻射傳熱部分涵蓋瞭黑體與灰體輻射的計算，特彆是討論瞭菲涅爾定律在錶麵反射和吸收中的作用。對於多孔介質或稀疏氣體中的輻射，本書介紹瞭輻射傳輸方程（RTE）及其簡化方法（如P-N近似法），這對分析高溫燃燒室或高真空環境至關重要。第三部分：係統工程集成與優化本部分將前兩部分的理論知識整閤應用於實際工業係統的分析與設計。我們關注的重點不再僅僅是單個組件的性能，而是整個係統的熱力學循環效率和動態響應特性。 1. 循環分析與性能評估：詳細分析瞭布雷頓循環（Brayton Cycle）的理想與實際變種，包括再生、中間冷卻和迴熱技術的詳細熱力學建模。我們利用熵産分析方法來量化不同部件（如壓縮機和換熱器）的不可逆損失，從而指導係統優化方嚮。 2. 動態響應與控製：工程係統，尤其是涉及高速鏇轉部件或高熱負荷的係統，必須具備魯棒的動態特性。本章引入瞭綫性係統理論，通過建立係統狀態空間模型來描述係統對擾動的響應。我們分析瞭慣性、熱容和時間滯後對係統穩定性的影響，並討論瞭PID控製器的參數整定在維持設計點附近運行的關鍵作用。 3. 多物理場耦閤案例研究：最後，本書通過幾個綜閤性的案例研究，展示瞭流體流動、熱量傳遞與結構響應（固體力學）之間的耦閤效應。例如，對流體誘導的振動（FIV）的初步分析，以及在熱應力作用下材料性能退化對係統壽命的預測。本書的特點在於其理論的嚴謹性和工程應用的直接性。通過大量的圖錶、詳細的推導過程和實際算例，讀者將能夠構建起對復雜工業熱流係統精確建模和優化設計的堅實能力。