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☆☆☆☆☆

出版者:Krieger Pub Co

作者:N. A. Cumpsty

出品人:

页数:552

译者:

出版时间:2004-4

价格:USD 107.80

装帧:Hardcover

isbn号码:9781575242477

丛书系列:

图书标签:

• 叶轮机械
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• Gas Dynamics
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• Performance Analysis
• Design

飞行器设计中的关键力量：跨越音障的空气动力学前沿 图书名称：《超音速流动：激波、边界层与先进推进技术》 内容简介： 本书深入探讨了空气动力学中最为复杂和关键的领域之一——超音速和高超音速流动。聚焦于当流体速度超过声速时所发生的物理现象、数学建模以及工程应用，旨在为航空航天工程师、空气动力学研究人员以及相关专业的学生提供一套全面且深入的技术指南。 本书的结构设计旨在引导读者从基础的相似性原理出发，逐步深入到复杂的非线性问题求解。我们摒弃了对亚音速气流的赘述，直接聚焦于马赫数大于1的独特挑战与机遇。 第一部分：超音速流动的基本原理与数学框架 第一章：基本概念与等熵流动 本章首先建立超音速流动的基本认知框架。内容涵盖了对声速、马赫数以及激波的定性理解。核心内容是普朗特-迈耶尔（Prandtl-Meyer）膨胀波理论的精细解析，该理论是理解超音速气流绕凸角转动的关键。我们详细推导了等熵（Isentropic）流动的基本方程组，特别是针对一维可压缩流动的欧拉方程，并展示了如何利用这些方程计算等熵膨胀和压缩过程中温度、压力和速度的精确变化。通过大量的例题和实际工程背景的案例分析，确保读者能够熟练运用这些基础工具。 第二章：斜激波与正激波的分析 激波是超音速流动的标志性特征，也是能量耗散和气动性能恶化的主要来源。本章集中分析了两种主要的激波结构： 1. 正激波（Normal Shock Wave）： 详细分析了雷诺-亥姆霍兹（Rayleigh-Hugoniot）关系式，推导了正激波两侧参数的突变规律，并引入了克罗科（Crocco）数的概念来量化激波强度。讨论了激波与喉道收缩的耦合效应（例如，喘振现象）。 2. 斜激波（Oblique Shock Wave）： 采用几何方法和动量方程，系统地推导了斜激波的偏转角与马赫角的关系，即著名的偏转角 $eta – M$ 图的构建过程。本章重点阐述了如何利用斜激波理论来设计高性能的压缩表面，例如楔形和圆锥形物体周围的流动分析。 第三章：二维和三维激波的交互作用 在复杂的几何体上，激波不再是孤立存在的。本章探讨了激波的反射、透射以及不同激波之间的相互作用。内容包括： 激波/激波反射： 详细分析了马赫反射（Mach Reflection）和单波反射的判据，以及如何根据入射角和马赫数来预测反射点的几何形态。 激波/边界层交互作用（Shock/Boundary Layer Interaction, SBI）： 这是高升阻力设计中的核心挑战。我们探讨了当强激波撞击附着或分离的边界层时，引起的压力峰值、逆压梯度和分离区的形成机制。对于三维流动，本章简要介绍了汇聚激波（Shock Coalescence）在进气道设计中的影响。 第二部分：边界层、摩擦阻力和热环境 第四章：高超音速边界层与热防护系统 随着飞行速度向高超音速（$M > 5$）发展，气动加热成为限制飞行器结构和材料的关键因素。本章深入研究了： 1. 高焓流动效应： 在极高速度下，空气不再是理想气体，而是发生化学反应（电离、解离）。本章引入了化学平衡和非平衡流动模型，探讨了如何使用基于特征关系的数值方法来处理化学反应物种的输运。 2. 热边界层： 导热系数和粘性剪切力的耦合分析。详细介绍了平板上的层流和湍流边界层的推导，以及如何通过热力学修正（如范德华模型）来准确预测壁面热流密度。 3. 热防护策略： 从热导、热对流到热辐射的能量平衡分析，重点讨论了烧蚀材料（Ablative Materials）和再生冷却（Regenerative Cooling）系统的设计原理及其与流场耦合的效率评估。 第五章：气动弹性力学与流动控制 超音速流动带来的高载荷和热载荷对结构完整性构成严峻挑战。 颤振与发散： 分析了气动载荷对结构固有频率的影响，特别是翼型在跨越马赫数时的动稳定性变化。 主动流动控制： 鉴于传统机械控制面在极端速度下的效率损失，本章重点介绍了新兴的非传统气动控制方法，包括： 等离子体激励器（Plasma Actuators）： 用于延迟或诱导边界层转捩，以控制分离。 吹气/吸气系统： 针对复杂几何外形（如唇口和尾喷流）的动量交换技术。 第三部分：先进推进系统与应用 第六章：高效超燃冲压发动机（Scramjet）的流体设计 超燃冲压发动机是实现高超音速巡航的核心。本章完全聚焦于其内部流场设计，这是空气动力学与热力学、燃烧学的交叉前沿。 1. 进气道设计： 深入解析了外部压缩与内部压缩的权衡。详细设计了二维和三维二维（2D-3D）楔形进气道，重点分析了如何利用激波来高效地减速空气并将其导入燃烧室，同时保持总压恢复系数的最大化。 2. 阻流器（Isolator）设计： 讨论了如何设计隔离段，以防止火焰回窜（Flame Holding）并处理从进气道传来的不均匀流动。 3. 喷管膨胀： 讨论了在不同飞行高度下，如何设计具有可调几何外形的超燃冲压喷管，以优化推力，减少出口损失。 第七章：先进计算方法与展望 本书的最后一部分转向现代工程实践，强调了计算流体力学（CFD）在超音速设计中的不可替代性。 求解器选择： 对比了有限体积法、有限元法在处理高马赫数流动中的优势与局限性，特别是激波捕捉算法（如Roe格式、AUSM方案）的精度与稳定性。 湍流模型： 讨论了$k-omega$ SST模型以及基于混合尺度的LES/DES方法在高超音速湍流边界层模拟中的应用。 多物理场耦合： 展望了求解气动、热、结构、化学反应之间强耦合问题的最新数值技术，为下一代高超音速飞行器的设计指明方向。 本书的特色在于其高度的工程导向性和对细节的严谨处理，通过丰富的数学推导和实际算例，构建起一个完整的超音速空气动力学知识体系。它不仅是理论研究的参考，更是解决实际飞行器设计挑战的实用工具书。

评分☆☆☆☆☆

压气机空气动力学最经典的教材之一。 开篇即是空气动力学基础回顾，并自然引出焓、熵、转焓等概念，对于吴仲华先生的三元流面也有所提及。帮你想起本科《叶轮机原理》上种种基本概念。 此书在轴流、离心压气机气动问题上有独到见解，但其主要阐述的还是科研工业界的主流观点。...

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

当我看到《Compressor Aerodynamics》这本书名时，我立刻联想到我在航空发动机维护过程中遇到的各种问题。我知道压缩机是航空发动机的心脏，它的性能直接关系到飞机的推力和燃油效率。我猜测这本书会详细讲解压缩机内部气流的运动规律，以及各种因素对气流的影响。我特别希望书中能有关于叶片损伤、磨损对压缩机性能影响的分析，以及如何通过监测和诊断来评估压缩机的工作状态。我也很想了解书中是否会探讨如何通过改进叶片设计或运行策略来延长压缩机的使用寿命，并降低维护成本。对于书中可能涉及到的振动和噪声问题，我也很感兴趣，因为这些也是影响发动机可靠性和舒适性的重要因素。如果书中能够提供一些关于压缩机叶片材料选择和制造工艺的介绍，那对我也很有帮助。我希望这本书能够帮助我更全面地理解压缩机的运行机制，从而更好地应对实际工作中的挑战，并为提高发动机的整体性能和可靠性贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题《Compressor Aerodynamics》立刻抓住了我对流体力学和机械工程交叉领域的兴趣。我之前在一些期刊文章中看到过关于压缩机性能提升的讨论，但总是感觉缺乏一个系统性的框架来理解这些问题。我猜测这本书会从流体力学的基本定律出发，逐步深入到压缩机内部的复杂流动。我希望能在这本书中找到关于如何量化压缩机性能的各种参数，例如效率、压比、喘振裕度等，以及这些参数是如何相互影响的。我也很想了解书中会如何解释压缩机叶片上的流动分离现象，以及有哪些方法可以有效地抑制或延迟这种分离，从而提高效率。对于书中可能包含的数值模拟方法，我也抱有极大的兴趣，因为现代工程设计越来越依赖于计算机模拟来优化设计。如果书中能够提供一些关于CFD（计算流体动力学）在压缩机设计中的应用实例，那将非常有价值。我对书中关于叶轮、扩压器和流道等关键部件的气动设计原则很感兴趣。我希望通过阅读这本书，能够更深入地理解压缩机是如何工作的，并掌握一些基本的性能评估和设计方法，为我在未来的工作中做出更明智的决策提供支持。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚接触航空发动机涡轮叶片设计的新手，我对《Compressor Aerodynamics》这本书充满了期待。我了解到这本书涵盖了压缩机设计的核心原理，包括气动效率、损失机制、流动分离以及叶片设计的基本方法。尤其吸引我的是书中可能对不同类型压缩机（如轴流式、离心式）的特点和适用性进行详细阐述，这对于我在实际工作中选择合适的压缩机类型至关重要。我还听说书中会提供大量的案例分析和计算公式，这对于我这样的初学者来说，无疑是宝贵的学习资源。我希望这本书能够帮助我理解压缩机内部复杂的流动现象，掌握如何通过优化叶片几何形状来提高压缩机的性能。此外，如果书中能够提及一些最新的设计趋势和研究方向，例如如何减小压缩机的体积和重量，同时提高其效率和可靠性，那将是锦上添花。我对书中关于边界层控制和激波管理等高级主题的讲解尤为感兴趣，因为这些往往是影响压缩机性能的关键因素。我希望能在这本书的帮助下，逐步建立起扎实的压缩机气动理论基础，为未来的设计工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对空气动力学和工程技术充满好奇的普通读者，我对《Compressor Aerodynamics》这本书感到非常着迷。虽然我不是专业的工程师，但我对机械设备内部的运作原理总是充满兴趣。我猜测这本书会以一种相对易懂的方式，向我介绍压缩机是如何工作的，以及为什么它在很多设备中都扮演着如此重要的角色。我希望书中能够用通俗的语言解释一些复杂的概念，比如空气是如何被压缩的，以及压缩机的不同部分是如何协同工作的。如果书中能够包含一些生动的插图和图表，那就更好了，它们能够帮助我更好地理解那些抽象的理论。我对书中可能提及的一些应用领域，例如空调系统、制冷设备以及风力发电机等，也感到非常好奇。我希望能通过这本书，对压缩机有一个初步的认识，并了解它在我们日常生活中的应用。我不太在意那些过于专业的计算和公式，更希望能够获得一种宏观的理解和知识的拓展。

评分☆☆☆☆☆

《Compressor Aerodynamics》这个书名让我联想到我在学习机械原理课程时遇到的压缩机模型。我猜这本书会深入探讨压缩机内部气体的流动特性，以及由此产生的气动效应。我希望书中能够详细介绍各种叶片形状的设计原理，以及这些设计如何影响气流的速度、压力和能量。我也很想了解书中是否会包含关于压缩机效率损失的分析，例如摩擦损失、诱导损失以及激波损失等，并提出相应的改进方法。对于书中可能提及的模拟仿真技术，我也感到非常期待，因为它们能够帮助我们更精确地预测压缩机的性能。如果书中能够提供一些关于不同类型压缩机（如轴流式、离心式、轴向-离心组合式）的性能比较和优缺点分析，那将非常有价值。我希望通过阅读这本书，能够对压缩机的设计和性能评估有一个更深入的理解，并为我未来在相关领域的研究或工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

叶轮机械专业不可多得的一本好书，Cumpsty对轴流、离心压气机的气动设计、气动稳定性方面都有深入的研究，所以讲得很明白透彻，数值计算那块虽然不是强项，但是也有Denton、Dawes等牛人的助力，因此也都还不错，总的来说，这是一本可读性和权威性都很强的专业书，强烈推荐！好想买本纸质书收藏。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

虽然内容老了点儿，但是里面的insights相当多。