Transonic Wind Tunnel Testing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Dover Pubns

作者:Goethert, Bernhard H./ Nelson, Wilbur C. (EDT)

出品人:

页数:397

译者:

出版时间:2007-3

价格:$ 28.19

装帧:Pap

isbn号码:9780486458816

丛书系列:

图书标签:

• 风洞试验
• 超音速气流
• 空气动力学
• 实验技术
• 流体力学
• 测试方法
• 航空工程
• 气动特性
• 数据分析
• 模型试验

涡轮机械气动设计与性能分析 作者： [此处可填写作者信息，例如：张伟, 王芳] 出版社： [此处可填写出版社信息，例如：机械工业出版社] 出版年份： [此处可填写出版年份，例如：2023年] ISBN： [此处可填写ISBN号] --- 内容简介 本书深入探讨了现代涡轮机械（包括轴流压气机、燃气轮机、蒸汽轮机以及航空发动机中的涡轮部分）在气动设计、流动分析、性能评估以及先进制造技术中的核心理论、方法和工程实践。全书内容聚焦于如何通过精细化的气动设计来优化机械的效率、可靠性和功率密度，是航空航天、能源动力、制冷空调等领域工程师、研究人员及高年级本科生、研究生的重要参考资料。 本书结构严谨，逻辑清晰，从基础的流体力学原理出发，逐步过渡到复杂的跨音速、高载荷工况下的流动现象，并结合最新的计算流体力学（CFD）技术和实验测量手段，构建了一套完整的涡轮机械气动设计与分析体系。 第一部分：基础理论与气动元件设计 第1章：涡轮机械流体力学基础 本章回顾了气动设计所需的核心流体力学原理，重点关注压缩流体（空气、燃气）的特性。详细阐述了等熵流、激波理论在高速流动中的应用，并引入了热力学与动量方程在叶轮机械中的特定形式。内容包括：充分发展流、边界层理论在叶片设计中的影响，以及动量守恒、能量守恒在叶栅通道内的基本应用。 第2章：叶栅理论与二维设计 本章集中讲解了涡轮机械中叶片排（叶栅）的基本气动特性。内容涵盖了经典的气动参数定义（如推力系数、阻力系数、弦长和间距比），二维对称翼型和非对称翼型的设计原理。重点介绍了气动载荷的分布、推力线（或升力线）理论在叶栅设计中的应用，以及如何通过Camber（弯度）和厚度沿展向的分布来实现最佳的相对气流角控制。讨论了叶片表面的压强分布与气动性能的直接关系。 第3章：三维流动与叶片展向设计 随着现代发动机对效率和压比的追求，三维流动效应变得至关重要。本章深入分析了展向流动（Secondary Flow）的产生机制，包括角流、间隙流（Tip Leakage Flow）和尾迹流动。详细介绍了先进的展向载荷分布设计方法，如利用圆柱坐标系下的流线曲率理论，以及如何通过控制叶片高度方向上的载荷分布来有效抑制或利用二次流，实现高效的叶片轮廓设计。 第4章：压气机级设计与性能预测 本章将前述的叶片设计理论应用于多级压气机的设计实践。内容涉及：级效率的定义与影响因素、扩散系数、速度比、以及喘振裕度（Surge Margin）的估算。详细阐述了级匹配（Stage Matching）的概念，包括如何通过控制级间匹配来保证多级系统在不同转速下的稳定运行。讨论了进口导向叶片（IGV）和静子叶片的作用及其优化设计。 第5章：涡轮级设计与热障控制 本章侧重于涡轮机械的气动和热力耦合设计。深入分析了涡轮叶片承受的高温高压环境及其导致的流动分离问题。讲解了涡轮级的设计目标——最大化功的提取。重点讨论了气流冲角对叶片应力的影响，以及如何通过精确控制气流角和流道面积变化来优化涡轮的膨胀过程，同时确保出口流场的均匀性以满足后续组件的要求。 第二部分：先进分析技术与流动控制 第6章：计算流体力学（CFD）在气动分析中的应用 本章系统介绍了求解涡轮机械内部复杂流场的数值方法。内容包括：RANS（雷诺平均纳维-斯托克斯）方程在湍流模型（如$k-epsilon$、$SST$模型）下的应用、网格划分策略（结构化与非结构化网格的优劣），以及如何处理周期性边界条件和多参考系（MRF）技术。重点在于如何通过CFD结果进行气动性能的后处理和诊断，识别流动损失源。 第7章：高载荷与跨音速流动现象 随着压气机级内效率的不断提高，叶片载荷和相对马赫数持续增加，激波的形成与传播成为关键问题。本章详细分析了跨音速流动中激波的形成、结构及其对性能的负面影响。讨论了激波/边界层相互作用（Shock/Boundary Layer Interaction, SBI）的机理，以及如何通过精细的叶片型线设计（如拉平激波或弱化激波）来推迟或控制激波的出现位置。 第8章：先进的流动控制技术 为进一步提升机械效率和扩展工作范围，本章探讨了主动和被动流动控制技术。被动控制包括：吸气（Suction）和吹气（Blowing）技术在边界层或间隙中的应用、带有锯齿的尾缘设计（Trailing Edge Serrations）以及三维气动造型（3D Aerodynamic Shaping）。主动控制则聚焦于微型喷气、等离子体激励等前沿技术，旨在延缓失速、抑制二次流的生成，从而提高部件的稳定性和效率。 第9章：实验气动测试技术 理论和数值模拟必须辅以精确的实验验证。本章介绍了涡轮机械气动性能测试的常用方法与设备，包括：风洞试验技术（试验段设计、供气系统）、高精度压力测量技术（如压力扫描系统、微型压力传感器）、以及先进的流动可视化技术（如粒子图像测速PIV、激光多普勒测速LDV）。重点讲解了如何进行全尺寸或缩比模型试验，并进行数据约化与修正，以准确评估实际工况下的性能。 第三部分：性能集成与优化 第10章：多学科设计优化（MDO）与集成性能评估 现代涡轮机械设计是一个高度耦合的MDO问题。本章阐述了如何将气动设计与结构强度、热力循环效率、机械振动等学科相结合。介绍了基于优化算法（如遗传算法、代理模型法）的参数化设计流程。内容包括：如何建立气动性能预测模型作为优化约束，以及如何平衡效率、重量、成本和可靠性等多目标函数。 第11章：气动损失的量化与分解 准确识别和量化不同流动损失源（如进口损失、摩擦损失、激波损失、二次流损失、泄露损失等）是持续改进的基础。本章提供了一套系统的损失分解方法，允许设计者追踪能量在流道中传递和耗散的路径。通过对损失的精确剖析，指导设计者将改进的重点放在最主要的损失区域，实现效率的阶梯式提升。 第12章：特殊工况下的气动挑战 本章关注涡轮机械在非设计工况下的运行特性。详细分析了低速喘振（Surge）和高速喘振（Choke）的流动机制及其对设计裕度的要求。讨论了变转速、变迎角工作时流动的动态响应，以及如何通过气动设计手段（如可调导向叶片VOC/VIGV）来拓宽组件的工作范围并维持高效稳定运行。 --- 本书特点： 理论深度与工程实践的完美结合： 内容覆盖了从基本守恒定律到复杂三维流动的深入分析。 强调现代工具应用： 详细介绍了CFD和先进实验技术在涡轮机械设计中的实际操作和结果解读。 适用范围广： 理论框架不仅适用于航空发动机，也完全适用于工业燃气轮机、蒸汽轮机和大型压缩机。 本书旨在为读者提供一个全面、深入、且与当前工程前沿紧密结合的涡轮机械气动设计知识体系。

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