航空發動機係列：航空燃氣輪機渦輪氣體動力·流動機理及氣動設計 [Turbine Aerodynamics for Aero-engine: Flow Analysis and Aerodynamice Design] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鄒正，王鬆濤，劉火星 等 著，陳懋章 編

圖書標籤:

• 航空發動機
• 燃氣輪機
• 渦輪
• 氣動設計
• 流體力學
• 空氣動力學
• 渦輪機械
• 航空動力
• 工程技術
• 熱力學

齣版社： 上海交通大學齣版社

ISBN：9787313123558

版次：1

商品編碼：11664589

包裝：精裝

叢書名： 航空發動機係列

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

開本：16開

齣版時間：2014-12-01#

內容簡介

　　《航空發動機係列：航空燃氣輪機渦輪氣體動力·流動機理及氣動設計》共10章，第1章為基本概念；第2章為高壓渦輪內部復雜流動機理；第3章為渦輪級間過渡段內部復雜流動機理；第4章低壓渦輪內部復雜流動機理；第5章為渦輪後承力機匣通道內部復雜流動機理；第6章為渦輪氣動設計及優化技術；第7章為渦輪內部流動控製技術；第8章為嚮心渦輪內部復雜流動機理；第9章為渦輪內部流動先進研究手段；第10章為渦輪多學科耦閤機理。

目錄

1 基本概念
1.1 燃氣輪機渦輪
1.2 用於描述渦輪幾何的參數
1.3 用於描述渦輪氣動熱力過程的基本方程
1.4 軸流常規渦輪級速度三角形
1.5 葉片錶麵邊界層
1.6 尾跡
1.7 端區二次流流動
1.8 葉尖泄漏流動
1.9 位勢作用
1.10 激波和膨脹波
1.11 摻混
1.12 葉型負荷
1.13 損失及效率定義
參考文獻

2 高壓渦輪內部復雜流動機理
2.1 高壓渦輪
2.2 高壓渦輪氣動幾何特徵
2.3 高壓渦輪氣動性能數值評估體係
2.4 高負荷高壓渦輪內復雜波係
2.5 高壓渦輪二次流及控製技術
2.6 高壓渦輪泄漏流動及控製技術
2.7 冷氣與主流相互作用對氣動性能影響
參考文獻

3 低壓渦輪內部復雜流動機理
3.1 低壓渦輪幾何氣動熱力學特徵及發展趨勢
3.2 低壓渦輪葉片邊界層時空演化機製
3.3 葉冠內復雜流動及其與主流的相互作用
3.4 葛負荷低壓渦輪端區二次流流動
3.5 低壓渦輪低雷諾數效應
參考文獻

4 高低壓渦輪間過渡段及後機匣內部復雜流動機理
4.1 高低壓渦輪間過渡段幾何氣動特徵及發展趨勢
4.2 幾何參數對流動及性能的影響
4.3 氣動參數對流動及性能的影響
4.4 過渡段的優化設計和流動控製
4.5 後承力機匣通道幾何氣動特徵及發展趨勢
4.6 幾何參數對後承力機匣流動及性能影響
4.7 氣動參數對後承力機匣流動及性能的影響
4.8 大轉角後承力機匣通道的設計方法
參考文獻

5 渦輪氣動設計方法
5.1 渦輪氣動設計流程
5.2 渦輪氣動損失模型
5.3 低維設計空間上的渦輪幾何和氣動參數的選取
5.4 葉片造型方法
5.5 葉片三維積疊對渦輪流動及性能的影響
5.6 渦輪精細化流動組織與設計技術
參考文獻

6 渦輪內部流動控製技術
6.1 流動控製技術簡介
6.2 邊界層流動控製技術
6.3 端區二次流流動控製技術
6.4 葉尖泄漏流動控製技術
6.5 渦輪狀態調節控製技術
參考文獻

7 徑流渦輪內部復雜流動機理及設計
7.1 概述
7.2 徑流渦輪的工作過程
7.3 徑流渦輪反力度及和軸流渦輪反力度差彆
7.4 最小葉片數目確定原則
7.5 轉子初步設計
7.6 蝸殼初步設計
7.7 導流葉片
7.8 損失模型
7.9 徑流渦輪設計過程
7.10 葉片設計
7.11 葉輪氣動性能計算
參考文獻

8 渦輪多學科耦閤問題
8.1 氣熱耦閤問題
8.2 氣固耦閤問題
8.3 氣聲耦閤問題
8.4 多學科設計優化技術
參考文獻
索引

精彩書摘

　　《航空發動機係列：航空燃氣輪機渦輪氣體動力·流動機理及氣動設計》：
　　分離剪切層的轉捩是層流分離泡最重要的行為之一，其過程直接關係著分離泡的類型和其對整個流場影響。圍繞定常條件下分離剪切層的轉捩問題，研究者們開展瞭係統且深入的研究，並討論瞭雷諾數、湍流度、壓強分布等因素的影響規律。
　　由於分離剪切層具有自由剪切層的特徵，但其離壁麵又比較近，難免會受到壁麵的影響，因而分離剪切層的轉捩過程可能錶現齣自南剪切層轉捩和附著邊界層轉捩的某些特徵。研究者在對某平闆邊界層分離剪切層演化的實驗研究中觀察到瞭與自由剪切層失穩類似的行為，如展嚮渦的捲起等，但是同時也觀察到瞭A渦結構，這證明瞭無黏的不穩定機製和黏性的不穩定機製可能同時存在於分離剪切層的轉捩過程中。此外，其他學者在實驗研究中也觀察到瞭轉捩過程中大尺度展嚮鏇渦脫落的主頻率與T—S波的最放大頻率一緻的現象，這應該是T—S黏性不穩定性機製與K—H無黏不穩定性機製之間相互作用的結果。這兩種不穩定性機製各在什麼條件下占據主導地位的問題，成為進一步認識分離剪切層轉捩的關鍵。對迴流速度剖麵的綫型穩定性分析錶明，分離泡上方的分離剪切層內存在著無黏不穩定性，而分離泡內部以黏性不穩定機製為主，這兩種不穩定性之間的強弱關係取決於分離剪切層的厚度和其距壁麵的距離。所以，分離泡的厚度可以用來初步判斷主導轉捩的機製，如果分離泡厚度較小，則壁麵對剪切層的影響很大，T—S黏性不穩定性會占據主導地位，相反，則分離泡的轉捩將受K—H不穩定性主導。
　　雖然實驗測量可以捕捉到剪切層轉捩過程中的主要行為特徵，但是受限於測量手段等因素，實驗手段能提供的流場細節的信息有限。近年來，隨著計算機水平的高速發展，直接數值模擬（directnumericalsimulation，DNS）和大渦模擬（1argeeddysimulation，LES）等高精度的數值模擬手段等到瞭廣泛的應用，在有關分離剪切層轉捩過程中鏇渦結構演化的研究中發揮瞭重要作用，而對鏇渦演化機製的深人理解是進一步認識和掌握分離剪切層轉捩機理的關鍵。對平闆邊界層短分離泡進行的DNS數值模擬結果顯示[44]，流動在分離轉捩區中是高度三維的，轉捩區由一係列交錯分布的渦控製著，這些渦將流體從壁麵嚮外泵齣，並在渦上麵形成剪切層。在分離剪切層的內部同樣可以觀察到A渦結構，它們在再附點附近破碎，進而發展為湍流，如圖3.10所示。該結果同時顯示，整個短分離泡的轉捩過程可以用A渦結構的産生、發展和破碎來錶徵，具體的，層流短分離泡的各個部分的特徵結構可以描述如下：在死水區和分離剪切層內，可以觀察到A型的擬序結構和A渦結構；在再附點附近，流場中的主要結構是發卡渦；而在重建的湍流邊界層內部，除瞭發卡渦之外，還可以觀察到錶現為流嚮條帶結構的準流嚮渦。
　　……

前言/序言

好的，這是一份關於您提供的書名之外，涵蓋瞭航空發動機相關但側重不同角度的圖書簡介。 --- 《先進航空發動機材料與製造技術》 圖書簡介 一、 概述與時代背景 航空發動機技術的發展，是衡量一個國傢工業與科技水平的標誌之一。進入21世紀，隨著全球對航空運輸效率、安全性和環保要求的日益嚴苛，新一代航空發動機的研發正朝著更高推重比、更低排放、更長壽命的方嚮邁進。這一發展趨勢，已將傳統的空氣動力學、燃燒學與結構力學研究，推嚮瞭對極端工況下材料性能與先進製造工藝的深度探索。 本書《先進航空發動機材料與製造技術》，正是立足於這一時代需求，係統性地梳理和探討支撐新一代高性能航空發動機運行的核心——先進材料體係與尖端製造工藝的專業著作。它旨在為航空航天領域的科研人員、工程師以及相關專業的師生，提供一個全麵、深入、兼具理論深度與工程實踐價值的知識平颱。 全書的核心邏輯，在於闡明材料的性能極限如何製約發動機的性能邊界，以及先進製造技術如何突破這些邊界，實現復雜、高效、可靠部件的集成化。 二、 材料篇：麵嚮極端服役環境的挑戰與突破 航空發動機的工作環境是工程材料麵臨的最為嚴苛的場景之一。渦輪葉片常年處於超高溫（接近材料熔點）、高應力、強腐蝕氣氛中，對材料的抗蠕變、抗熱腐蝕、抗疲勞性能提齣瞭近乎苛刻的要求。本書在材料篇部分，聚焦於下一代發動機的關鍵材料體係： 1. 高溫閤金的演進與熱物理行為 詳細闡述瞭鎳基單晶高溫閤金（SX）的微觀結構控製技術，特彆是定嚮凝固技術在減少晶界處的應力集中和提高蠕變壽命方麵的作用。深入分析瞭下一代錸（Re）基或鉿（Hf）基高熵閤金在超高溫度下的相穩定性、晶界強化機製及其氧化/熱腐蝕防護塗層的失效模式。重點剖析瞭材料的本徵熱物理性能——導熱係數、熱膨脹係數在多層隔熱塗層（TBCs）設計中的耦閤效應。 2. 陶瓷基復閤材料（CMCs）的崛起 本書將CMCs視為渦輪工作溫度的“遊戲規則改變者”。係統介紹瞭SiC/SiC等復閤材料的製備路綫，包括化學氣相滲透法（CVI）和液相先驅體轉化法（LPPS）。對CMCs的斷裂韌性提升機製——裂紋偏轉、縴維橋聯效應進行瞭詳盡的力學分析，並討論瞭在燃燒室和渦輪區域應用CMCs所麵臨的局部熱衝擊與環境腐蝕兼容性問題。 3. 增材製造專用材料體係 針對增材製造（AM）對材料成分的特殊要求，本書分析瞭專用於選區激光熔化（SLM）和電子束熔化（EBM）的預閤金粉末的球形度、流動性對成形質量的影響。探討瞭在增材製造過程中因快速凝固導緻的微觀組織偏析、殘餘應力積纍及其對後續熱等靜壓（HIP）處理效果的影響。 三、 製造篇：實現復雜結構與高精度集成 先進材料的性能必須通過先進的製造技術纔能轉化為可靠的工程部件。製造篇著重於突破傳統鑄造、鍛造和機加工的精度與效率瓶頸。 1. 增材製造（Additive Manufacturing）的深度應用 本書超越瞭基礎的工藝介紹，深入到“設計-製造-性能”閉環控製。詳細探討瞭增材製造在復雜冷卻結構設計中的優勢，如：一體化氣膜冷卻孔陣列的優化設計、內部流道拓撲結構的參數化建模。特彆關注瞭激光粉末床熔融（L-PBF）工藝中，如何通過實時過程監控（如：熔池形態反饋、光譜分析）來消除缺陷，確保高密度和低孔隙率的最終産品。對增材製造件的後處理——熱處理、錶麵精加工、殘餘應力消除等環節的工藝窗口進行瞭詳細界定。 2. 精密鑄造與精密加工的融閤 盡管增材製造勢頭強勁，但對於大推力、高可靠性的核心部件，定嚮凝固和熔模精密鑄造仍不可或缺。書中詳細解析瞭定嚮凝固過程中的晶體取嚮控製，以及如何通過優化模殼材料和冷卻速率，精確控製柱狀晶的生長角度，以適應不同載荷方嚮的要求。同時，對於難加工材料（如鎳基高溫閤金）的超精密五軸聯動加工、電化學加工（ECM）和超聲波輔助加工（USM）在葉片和導嚮葉片精修中的應用，提供瞭具體的操作參數和效果評估模型。 3. 錶麵工程與功能集成 為實現材料的“多功能化”，本書闡述瞭先進的錶麵改性技術。重點介紹瞭等離子噴塗（APS）、電子束物理氣相沉積（EB-PVD）在製備高性能熱障塗層（TBCs）方麵的差異化優勢，特彆是EB-PVD製備的具有柱狀微結構的陶瓷塗層，如何有效抵抗熱衝擊與氧化剝落。此外，對激光熔覆技術在修復高價值部件錶麵損傷和局部強化方麵進行瞭工程案例分析。 四、 展望與係統集成思維 本書的最終目標是培養工程師的係統集成思維。材料的性能（如蠕變壽命）並非孤立存在，而是與部件的服役載荷、冷卻效率、製造引入的缺陷等高度耦閤。因此，全書通過多個案例分析，展示瞭如何將先進材料的本構模型、增材製造的缺陷模型、以及服役過程中的熱機械耦閤分析軟件相結閤，實現對下一代航空發動機設計、壽命預測與可靠性評估的數字化管控。 --- 目標讀者： 航空宇航科學與工程專業研究生、高溫材料研究人員、航空發動機設計與製造工程師、相關高校教師。 關鍵詞： 鎳基高溫閤金、陶瓷基復閤材料（CMCs）、增材製造（AM）、熱障塗層（TBCs）、定嚮凝固、熱機械疲勞。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格初看之下略顯嚴肅，但細品之下，能感受到作者深厚的學術功底和對學科的熱愛。它不像某些翻譯腔濃重的書籍那樣生硬，而是帶著一種流暢的邏輯推進感。在章節的過渡部分，作者總能用幾句話精妙地總結前一階段的成果，並自然地引齣下一階段的挑戰，這種行文的節奏感極佳。我個人比較偏愛它對曆史發展脈絡的穿插介紹。在探討現代高效率壓氣機葉型演進時，書中偶爾會迴顧早期理論的局限性，這使得讀者在學習新知識時，能夠清晰地認識到當前方法的優越性，避免瞭對任何單一理論的盲目崇拜。這種辯證的、曆史唯物主義的視角，對於培養批判性思維至關重要的。它教會我們，設計優化是一個不斷超越自我的過程，而非一勞永逸的真理。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實引人注目，那種深邃的藍與引擎部件的機械感綫條交織在一起，透露齣一種嚴謹而又充滿力量的氣息。我最初是衝著“航空燃氣輪機”這幾個字去的，畢竟這個領域充滿瞭工程學的智慧結晶。拿到書後，我首先關注的是它的排版和圖錶質量。作為一本專業技術書籍，清晰的邏輯梳理和直觀的視覺輔助至關重要。我發現，作者在介紹復雜的流體力學原理時，並沒有采用那種晦澀難懂的數學公式堆砌，而是巧妙地結閤瞭工程實際的應用場景。例如，在講解跨音速流動的控製時，書中對葉片邊界層的分離和再附著的描述，不僅深入到瞭理論層麵，還配有大量的高質量剖麵圖，讓人仿佛能親手觸摸到那些高速氣流的脈動。那種將抽象理論具象化的能力，是衡量一本好教材的關鍵指標，而這本顯然做到瞭。它不僅僅是知識的羅列，更像是一場精心策劃的工程導覽，引導讀者一步步深入渦輪機械設計的核心迷宮。特彆是關於葉型優化與氣動噪聲抑製那一章，作者的論述非常具有前瞻性，明顯融閤瞭近些年的研究熱點，而不是停留在上個世紀的經典理論上。

評分☆☆☆☆☆

從一名資深設計人員的角度來看，這本書在“氣動設計”實踐層麵的價值是無可替代的。我們都知道，理論知識和實際操作之間往往存在著巨大的鴻溝，而優秀的教材應該成為連接這兩者的橋梁。這本書在這方麵做得非常齣色。它沒有停留在“設計目標是什麼”的層麵，而是詳細拆解瞭從初步布局到詳細設計的每一步關鍵決策點。比如，在討論如何選擇級數和確定級間參數匹配時，書中提供瞭一套近乎操作手冊的指導流程，清晰地標明瞭不同設計約束（如壓比、轉速限製）對最終葉柵幾何形狀的影響路徑。我尤其留意瞭關於葉片衝度和徑嚮平衡的討論，作者給齣的經驗公式和修正因子，明顯是基於大量實際工程案例數據提煉齣來的，這比單純的教科書公式要“接地氣”得多。對於需要快速迭代設計的工程師來說，這些經驗值是寶貴的財富，能顯著減少試錯成本。

評分☆☆☆☆☆

我對內容深度的挖掘，主要集中在“流動機理”這一部分。坦白說，市麵上很多教材在描述氣動現象時，往往止步於現象的描述，對於背後的物理本質探討得不夠透徹。然而，這本書在處理湍流模型和三維粘性效應時展現齣瞭令人贊嘆的專業水準。它沒有迴避那些最棘手的計算流體力學（CFD）中的難點，反而將其作為核心論點進行剖析。我特彆欣賞作者在闡述“二次流”如何影響渦輪效率時所采取的敘事方式。那不僅僅是簡單的應力張量分析，而是通過一係列巧妙的簡化假設，最終迴歸到設計參數的調整上。這種由宏觀到微觀，再由微觀反饋到宏觀設計的完整閉環，是真正工程師思維的體現。讀完這部分，我感覺自己對渦輪內部復雜的氣流組織有瞭更深一層的理解，不再滿足於“氣流會拐彎”這種膚淺的認知，而是明白瞭這種“拐彎”是如何被精確計算和控製的。這種紮實的理論基礎，是未來進行創新性氣動設計的前提。

評分☆☆☆☆☆

對於一個長期在航空航天領域摸爬滾打的讀者而言，一本真正有價值的書，必須能經受住反復查閱的考驗。這本書的索引和術語錶做得非常專業和細緻，這極大地方便瞭我們進行快速的技術迴顧和交叉引用。更重要的是，它成功地平衡瞭渦輪與壓氣機部分內容的權重，沒有齣現偏廢任何一方的傾嚮。通常，側重於渦輪高效率的著作會對壓氣機氣動做一筆帶過，反之亦然。但在這本書裏，兩者都被置於同等重要的地位，這體現瞭作者對整個燃氣發生器“循環效率”的整體把握。閱讀過程中，我發現自己可以毫不費力地在兩個子係統之間建立聯係，理解一個子係統的優化如何影響另一個子係統的工況匹配。這種全局觀的培養，正是高級工程師必備的素養，而這本書，無疑是培養這種素養的優秀輔助工具。

評分☆☆☆☆☆

值得擁有?

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很好的工具書，值得購買！

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非常好

評分☆☆☆☆☆

好書。。。。。。。。。。。

評分☆☆☆☆☆

很好的書，內容全麵。

評分☆☆☆☆☆

專業書籍，注重理論，希望有所幫助

評分☆☆☆☆☆

嗬嗬嗬嗬嗬嗬嗬嗬哈哈哈哈哈哈哈還好還好

評分☆☆☆☆☆

科普一下，不做深入研究。

評分☆☆☆☆☆

好書。。。。。。。。。。。