具体描述
好的，这是一份关于《航空发动机设计手册4》内容以外的图书简介，力求详尽且自然流畅： --- 《现代航空动力学基础与应用》 内容概述： 本书旨在系统梳理和深入探讨航空发动机设计背后的空气动力学原理及其在实际工程应用中的体现。不同于侧重于具体零部件结构和材料的参考手册，本书聚焦于流体力学、燃烧学和热力学等核心基础理论，并将其与现代航空动力装置的性能优化紧密结合。全书分为四个主要部分，层层递进，旨在为航空动力学研究人员、工程师及相关专业学生提供一个坚实的理论框架和前沿视野。 第一部分：空气动力学基础与高超声速流动 本部分详细阐述了气体动力学在航空发动机环境下的特殊表现。重点剖析了跨音速和超音速流动中激波的形成、传播及其对发动机性能（尤其是进气道和压气机）的影响。我们深入探讨了激波边界层干扰（Shock Wave-Boundary Layer Interaction, SBLI）的机理，并介绍了先进的流动控制技术，如等离子体激励和微型射流吹吸技术，以期抑制或利用这些复杂流动现象。 此外，高超声速飞行器（如冲压发动机和组合循环发动机）的空气动力学特性被作为重点内容进行了分析。包括高焓气流对传热和化学反应的影响，以及如何设计适应极端速度下的进气道系统，确保在宽广速度范围内稳定工作。 第二部分：燃烧室理论与污染物控制 本书的第二部分将燃烧室视为一个复杂的化学反应器进行研究。我们超越了简单的能量平衡计算，深入探讨了火焰稳定机理、湍流燃烧模型以及多相流体中的化学反应速率。重点分析了贫油预混、富油分层等不同燃烧模式下的流动结构和燃烧效率。 在排放控制方面，本书详细介绍了氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）和未燃碳氢化合物（UHC）的形成机理，并系统介绍了先进的低排放燃烧室设计策略，如LPP（Lean Premixed Prevaporized）和 RCC（Rich-burn, Quick-quench, Lean-burn）技术。书中包含了大量关于先进燃烧诊断技术（如拉曼散射、粒子图像测速等）在燃烧室内部流场和温度场测量中的应用案例。 第三部分：涡轮热力学与先进冷却技术 本部分聚焦于航空发动机热端部件——涡轮机的热力学行为与结构热防护。我们详细建立了适用于多级涡轮机的三维流动和传热模型，特别是针对叶片表面伴流（Wake）和二次流（Secondary Flow）对效率和寿命的影响进行了量化分析。 冷却技术是热端部件设计的生命线。本书详尽介绍了气冷、冲击冷却、薄膜冷却等多种冷却方式的效率评估方法。特别关注了新型冷却结构的优化设计，如圆孔、偏置孔、V型槽等几何参数对冷却效率和气动损失之间权衡（Trade-off）的影响。书中还探讨了陶瓷基复合材料（CMC）在涡轮叶片上的应用潜力及其热物理特性分析。 第四部分：先进数值方法与性能预测 本书的最后一部分面向计算工具和仿真方法。它涵盖了求解航空发动机流动和传热问题的先进数值技术，包括高分辨率RANS（雷诺平均纳维-斯托克斯）模型、大涡模拟（LES）以及对燃烧和化学反应的详细机制建模（如有限速率化学模型）。 内容还包括发动机整体循环性能的优化理论，例如基于热力学和多目标优化的压气机/涡轮部件匹配方法。书中提供了多个使用现代CFD/CHT（计算流体动力学/计算流体传热学）软件进行发动机关键部件性能预测的详细案例研究，强调了网格质量、边界条件设定对结果准确性的敏感性分析。 本书特色： 本书的理论深度与工程实践紧密结合，注重对物理现象的直观解释而非单纯的公式堆砌。它提供了从基本空气动力学到复杂燃烧系统、再到热防护机制的全景视角，是理解现代高性能航空发动机设计挑战的理想参考书。书中大量引用的工程数据和实验验证结果，确保了理论模型的实际可用性和可靠性。 ---
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