航空发动机系列：航空燃气轮机涡轮气体动力·流动机理及气动设计 [Turbine Aerodynamics for Aero-engine: Flow Analysis and Aerodynamice Design] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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邹正，王松涛，刘火星 等 著，陈懋章 编

图书标签:

• 航空发动机
• 燃气轮机
• 涡轮
• 气动设计
• 流体力学
• 空气动力学
• 涡轮机械
• 航空动力
• 工程技术
• 热力学

出版社： 上海交通大学出版社

ISBN：9787313123558

版次：1

商品编码：11664589

包装：精装

丛书名： 航空发动机系列

外文名称：Turbine Aerodynamics for Aero-engine: Flow Analysis and Aerodynamice Design

开本：16开

出版时间：2014-12-01#

内容简介

　　《航空发动机系列：航空燃气轮机涡轮气体动力·流动机理及气动设计》共10章，第1章为基本概念；第2章为高压涡轮内部复杂流动机理；第3章为涡轮级间过渡段内部复杂流动机理；第4章低压涡轮内部复杂流动机理；第5章为涡轮后承力机匣通道内部复杂流动机理；第6章为涡轮气动设计及优化技术；第7章为涡轮内部流动控制技术；第8章为向心涡轮内部复杂流动机理；第9章为涡轮内部流动先进研究手段；第10章为涡轮多学科耦合机理。

目录

1 基本概念
1.1 燃气轮机涡轮
1.2 用于描述涡轮几何的参数
1.3 用于描述涡轮气动热力过程的基本方程
1.4 轴流常规涡轮级速度三角形
1.5 叶片表面边界层
1.6 尾迹
1.7 端区二次流流动
1.8 叶尖泄漏流动
1.9 位势作用
1.10 激波和膨胀波
1.11 掺混
1.12 叶型负荷
1.13 损失及效率定义
参考文献

2 高压涡轮内部复杂流动机理
2.1 高压涡轮
2.2 高压涡轮气动几何特征
2.3 高压涡轮气动性能数值评估体系
2.4 高负荷高压涡轮内复杂波系
2.5 高压涡轮二次流及控制技术
2.6 高压涡轮泄漏流动及控制技术
2.7 冷气与主流相互作用对气动性能影响
参考文献

3 低压涡轮内部复杂流动机理
3.1 低压涡轮几何气动热力学特征及发展趋势
3.2 低压涡轮叶片边界层时空演化机制
3.3 叶冠内复杂流动及其与主流的相互作用
3.4 葛负荷低压涡轮端区二次流流动
3.5 低压涡轮低雷诺数效应
参考文献

4 高低压涡轮间过渡段及后机匣内部复杂流动机理
4.1 高低压涡轮间过渡段几何气动特征及发展趋势
4.2 几何参数对流动及性能的影响
4.3 气动参数对流动及性能的影响
4.4 过渡段的优化设计和流动控制
4.5 后承力机匣通道几何气动特征及发展趋势
4.6 几何参数对后承力机匣流动及性能影响
4.7 气动参数对后承力机匣流动及性能的影响
4.8 大转角后承力机匣通道的设计方法
参考文献

5 涡轮气动设计方法
5.1 涡轮气动设计流程
5.2 涡轮气动损失模型
5.3 低维设计空间上的涡轮几何和气动参数的选取
5.4 叶片造型方法
5.5 叶片三维积叠对涡轮流动及性能的影响
5.6 涡轮精细化流动组织与设计技术
参考文献

6 涡轮内部流动控制技术
6.1 流动控制技术简介
6.2 边界层流动控制技术
6.3 端区二次流流动控制技术
6.4 叶尖泄漏流动控制技术
6.5 涡轮状态调节控制技术
参考文献

7 径流涡轮内部复杂流动机理及设计
7.1 概述
7.2 径流涡轮的工作过程
7.3 径流涡轮反力度及和轴流涡轮反力度差别
7.4 最小叶片数目确定原则
7.5 转子初步设计
7.6 蜗壳初步设计
7.7 导流叶片
7.8 损失模型
7.9 径流涡轮设计过程
7.10 叶片设计
7.11 叶轮气动性能计算
参考文献

8 涡轮多学科耦合问题
8.1 气热耦合问题
8.2 气固耦合问题
8.3 气声耦合问题
8.4 多学科设计优化技术
参考文献
索引

精彩书摘

　　《航空发动机系列：航空燃气轮机涡轮气体动力·流动机理及气动设计》：
　　分离剪切层的转捩是层流分离泡最重要的行为之一，其过程直接关系着分离泡的类型和其对整个流场影响。围绕定常条件下分离剪切层的转捩问题，研究者们开展了系统且深入的研究，并讨论了雷诺数、湍流度、压强分布等因素的影响规律。
　　由于分离剪切层具有自由剪切层的特征，但其离壁面又比较近，难免会受到壁面的影响，因而分离剪切层的转捩过程可能表现出自南剪切层转捩和附着边界层转捩的某些特征。研究者在对某平板边界层分离剪切层演化的实验研究中观察到了与自由剪切层失稳类似的行为，如展向涡的卷起等，但是同时也观察到了A涡结构，这证明了无黏的不稳定机制和黏性的不稳定机制可能同时存在于分离剪切层的转捩过程中。此外，其他学者在实验研究中也观察到了转捩过程中大尺度展向旋涡脱落的主频率与T—S波的最放大频率一致的现象，这应该是T—S黏性不稳定性机制与K—H无黏不稳定性机制之间相互作用的结果。这两种不稳定性机制各在什么条件下占据主导地位的问题，成为进一步认识分离剪切层转捩的关键。对回流速度剖面的线型稳定性分析表明，分离泡上方的分离剪切层内存在着无黏不稳定性，而分离泡内部以黏性不稳定机制为主，这两种不稳定性之间的强弱关系取决于分离剪切层的厚度和其距壁面的距离。所以，分离泡的厚度可以用来初步判断主导转捩的机制，如果分离泡厚度较小，则壁面对剪切层的影响很大，T—S黏性不稳定性会占据主导地位，相反，则分离泡的转捩将受K—H不稳定性主导。
　　虽然实验测量可以捕捉到剪切层转捩过程中的主要行为特征，但是受限于测量手段等因素，实验手段能提供的流场细节的信息有限。近年来，随着计算机水平的高速发展，直接数值模拟（directnumericalsimulation，DNS）和大涡模拟（1argeeddysimulation，LES）等高精度的数值模拟手段等到了广泛的应用，在有关分离剪切层转捩过程中旋涡结构演化的研究中发挥了重要作用，而对旋涡演化机制的深人理解是进一步认识和掌握分离剪切层转捩机理的关键。对平板边界层短分离泡进行的DNS数值模拟结果显示[44]，流动在分离转捩区中是高度三维的，转捩区由一系列交错分布的涡控制着，这些涡将流体从壁面向外泵出，并在涡上面形成剪切层。在分离剪切层的内部同样可以观察到A涡结构，它们在再附点附近破碎，进而发展为湍流，如图3.10所示。该结果同时显示，整个短分离泡的转捩过程可以用A涡结构的产生、发展和破碎来表征，具体的，层流短分离泡的各个部分的特征结构可以描述如下：在死水区和分离剪切层内，可以观察到A型的拟序结构和A涡结构；在再附点附近，流场中的主要结构是发卡涡；而在重建的湍流边界层内部，除了发卡涡之外，还可以观察到表现为流向条带结构的准流向涡。
　　……

前言/序言

好的，这是一份关于您提供的书名之外，涵盖了航空发动机相关但侧重不同角度的图书简介。 --- 《先进航空发动机材料与制造技术》 图书简介 一、 概述与时代背景 航空发动机技术的发展，是衡量一个国家工业与科技水平的标志之一。进入21世纪，随着全球对航空运输效率、安全性和环保要求的日益严苛，新一代航空发动机的研发正朝着更高推重比、更低排放、更长寿命的方向迈进。这一发展趋势，已将传统的空气动力学、燃烧学与结构力学研究，推向了对极端工况下材料性能与先进制造工艺的深度探索。 本书《先进航空发动机材料与制造技术》，正是立足于这一时代需求，系统性地梳理和探讨支撑新一代高性能航空发动机运行的核心——先进材料体系与尖端制造工艺的专业著作。它旨在为航空航天领域的科研人员、工程师以及相关专业的师生，提供一个全面、深入、兼具理论深度与工程实践价值的知识平台。 全书的核心逻辑，在于阐明材料的性能极限如何制约发动机的性能边界，以及先进制造技术如何突破这些边界，实现复杂、高效、可靠部件的集成化。 二、 材料篇：面向极端服役环境的挑战与突破 航空发动机的工作环境是工程材料面临的最为严苛的场景之一。涡轮叶片常年处于超高温（接近材料熔点）、高应力、强腐蚀气氛中，对材料的抗蠕变、抗热腐蚀、抗疲劳性能提出了近乎苛刻的要求。本书在材料篇部分，聚焦于下一代发动机的关键材料体系： 1. 高温合金的演进与热物理行为 详细阐述了镍基单晶高温合金（SX）的微观结构控制技术，特别是定向凝固技术在减少晶界处的应力集中和提高蠕变寿命方面的作用。深入分析了下一代铼（Re）基或铪（Hf）基高熵合金在超高温度下的相稳定性、晶界强化机制及其氧化/热腐蚀防护涂层的失效模式。重点剖析了材料的本征热物理性能——导热系数、热膨胀系数在多层隔热涂层（TBCs）设计中的耦合效应。 2. 陶瓷基复合材料（CMCs）的崛起 本书将CMCs视为涡轮工作温度的“游戏规则改变者”。系统介绍了SiC/SiC等复合材料的制备路线，包括化学气相渗透法（CVI）和液相先驱体转化法（LPPS）。对CMCs的断裂韧性提升机制——裂纹偏转、纤维桥联效应进行了详尽的力学分析，并讨论了在燃烧室和涡轮区域应用CMCs所面临的局部热冲击与环境腐蚀兼容性问题。 3. 增材制造专用材料体系 针对增材制造（AM）对材料成分的特殊要求，本书分析了专用于选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）的预合金粉末的球形度、流动性对成形质量的影响。探讨了在增材制造过程中因快速凝固导致的微观组织偏析、残余应力积累及其对后续热等静压（HIP）处理效果的影响。 三、 制造篇：实现复杂结构与高精度集成 先进材料的性能必须通过先进的制造技术才能转化为可靠的工程部件。制造篇着重于突破传统铸造、锻造和机加工的精度与效率瓶颈。 1. 增材制造（Additive Manufacturing）的深度应用 本书超越了基础的工艺介绍，深入到“设计-制造-性能”闭环控制。详细探讨了增材制造在复杂冷却结构设计中的优势，如：一体化气膜冷却孔阵列的优化设计、内部流道拓扑结构的参数化建模。特别关注了激光粉末床熔融（L-PBF）工艺中，如何通过实时过程监控（如：熔池形态反馈、光谱分析）来消除缺陷，确保高密度和低孔隙率的最终产品。对增材制造件的后处理——热处理、表面精加工、残余应力消除等环节的工艺窗口进行了详细界定。 2. 精密铸造与精密加工的融合 尽管增材制造势头强劲，但对于大推力、高可靠性的核心部件，定向凝固和熔模精密铸造仍不可或缺。书中详细解析了定向凝固过程中的晶体取向控制，以及如何通过优化模壳材料和冷却速率，精确控制柱状晶的生长角度，以适应不同载荷方向的要求。同时，对于难加工材料（如镍基高温合金）的超精密五轴联动加工、电化学加工（ECM）和超声波辅助加工（USM）在叶片和导向叶片精修中的应用，提供了具体的操作参数和效果评估模型。 3. 表面工程与功能集成 为实现材料的“多功能化”，本书阐述了先进的表面改性技术。重点介绍了等离子喷涂（APS）、电子束物理气相沉积（EB-PVD）在制备高性能热障涂层（TBCs）方面的差异化优势，特别是EB-PVD制备的具有柱状微结构的陶瓷涂层，如何有效抵抗热冲击与氧化剥落。此外，对激光熔覆技术在修复高价值部件表面损伤和局部强化方面进行了工程案例分析。 四、 展望与系统集成思维 本书的最终目标是培养工程师的系统集成思维。材料的性能（如蠕变寿命）并非孤立存在，而是与部件的服役载荷、冷却效率、制造引入的缺陷等高度耦合。因此，全书通过多个案例分析，展示了如何将先进材料的本构模型、增材制造的缺陷模型、以及服役过程中的热机械耦合分析软件相结合，实现对下一代航空发动机设计、寿命预测与可靠性评估的数字化管控。 --- 目标读者： 航空宇航科学与工程专业研究生、高温材料研究人员、航空发动机设计与制造工程师、相关高校教师。 关键词： 镍基高温合金、陶瓷基复合材料（CMCs）、增材制造（AM）、热障涂层（TBCs）、定向凝固、热机械疲劳。

评分☆☆☆☆☆

从一名资深设计人员的角度来看，这本书在“气动设计”实践层面的价值是无可替代的。我们都知道，理论知识和实际操作之间往往存在着巨大的鸿沟，而优秀的教材应该成为连接这两者的桥梁。这本书在这方面做得非常出色。它没有停留在“设计目标是什么”的层面，而是详细拆解了从初步布局到详细设计的每一步关键决策点。比如，在讨论如何选择级数和确定级间参数匹配时，书中提供了一套近乎操作手册的指导流程，清晰地标明了不同设计约束（如压比、转速限制）对最终叶栅几何形状的影响路径。我尤其留意了关于叶片冲度和径向平衡的讨论，作者给出的经验公式和修正因子，明显是基于大量实际工程案例数据提炼出来的，这比单纯的教科书公式要“接地气”得多。对于需要快速迭代设计的工程师来说，这些经验值是宝贵的财富，能显著减少试错成本。

评分☆☆☆☆☆

我对内容深度的挖掘，主要集中在“流动机理”这一部分。坦白说，市面上很多教材在描述气动现象时，往往止步于现象的描述，对于背后的物理本质探讨得不够透彻。然而，这本书在处理湍流模型和三维粘性效应时展现出了令人赞叹的专业水准。它没有回避那些最棘手的计算流体力学（CFD）中的难点，反而将其作为核心论点进行剖析。我特别欣赏作者在阐述“二次流”如何影响涡轮效率时所采取的叙事方式。那不仅仅是简单的应力张量分析，而是通过一系列巧妙的简化假设，最终回归到设计参数的调整上。这种由宏观到微观，再由微观反馈到宏观设计的完整闭环，是真正工程师思维的体现。读完这部分，我感觉自己对涡轮内部复杂的气流组织有了更深一层的理解，不再满足于“气流会拐弯”这种肤浅的认知，而是明白了这种“拐弯”是如何被精确计算和控制的。这种扎实的理论基础，是未来进行创新性气动设计的前提。

评分☆☆☆☆☆

对于一个长期在航空航天领域摸爬滚打的读者而言，一本真正有价值的书，必须能经受住反复查阅的考验。这本书的索引和术语表做得非常专业和细致，这极大地方便了我们进行快速的技术回顾和交叉引用。更重要的是，它成功地平衡了涡轮与压气机部分内容的权重，没有出现偏废任何一方的倾向。通常，侧重于涡轮高效率的著作会对压气机气动做一笔带过，反之亦然。但在这本书里，两者都被置于同等重要的地位，这体现了作者对整个燃气发生器“循环效率”的整体把握。阅读过程中，我发现自己可以毫不费力地在两个子系统之间建立联系，理解一个子系统的优化如何影响另一个子系统的工况匹配。这种全局观的培养，正是高级工程师必备的素养，而这本书，无疑是培养这种素养的优秀辅助工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格初看之下略显严肃，但细品之下，能感受到作者深厚的学术功底和对学科的热爱。它不像某些翻译腔浓重的书籍那样生硬，而是带着一种流畅的逻辑推进感。在章节的过渡部分，作者总能用几句话精妙地总结前一阶段的成果，并自然地引出下一阶段的挑战，这种行文的节奏感极佳。我个人比较偏爱它对历史发展脉络的穿插介绍。在探讨现代高效率压气机叶型演进时，书中偶尔会回顾早期理论的局限性，这使得读者在学习新知识时，能够清晰地认识到当前方法的优越性，避免了对任何单一理论的盲目崇拜。这种辩证的、历史唯物主义的视角，对于培养批判性思维至关重要的。它教会我们，设计优化是一个不断超越自我的过程，而非一劳永逸的真理。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实引人注目，那种深邃的蓝与引擎部件的机械感线条交织在一起，透露出一种严谨而又充满力量的气息。我最初是冲着“航空燃气轮机”这几个字去的，毕竟这个领域充满了工程学的智慧结晶。拿到书后，我首先关注的是它的排版和图表质量。作为一本专业技术书籍，清晰的逻辑梳理和直观的视觉辅助至关重要。我发现，作者在介绍复杂的流体力学原理时，并没有采用那种晦涩难懂的数学公式堆砌，而是巧妙地结合了工程实际的应用场景。例如，在讲解跨音速流动的控制时，书中对叶片边界层的分离和再附着的描述，不仅深入到了理论层面，还配有大量的高质量剖面图，让人仿佛能亲手触摸到那些高速气流的脉动。那种将抽象理论具象化的能力，是衡量一本好教材的关键指标，而这本显然做到了。它不仅仅是知识的罗列，更像是一场精心策划的工程导览，引导读者一步步深入涡轮机械设计的核心迷宫。特别是关于叶型优化与气动噪声抑制那一章，作者的论述非常具有前瞻性，明显融合了近些年的研究热点，而不是停留在上个世纪的经典理论上。

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挺好

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经典教材了，很不错，正版

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还是很专业的

评分☆☆☆☆☆

书籍损坏较严重

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航空报国，强军富民。哈哈哈……