燃气涡轮发动机的传热和空气系统 工业技术 书籍

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出版社: 上海交通大学出版社
ISBN:9787313181947
商品编码:28336589745

具体描述

  商品基本信息,请以下列介绍为准
商品名称:燃气涡轮发动机的传热和空气系统 工业技术 书籍
作者:刘松龄,陶智编著
定价:498.0
出版社:上海交通大学出版社
出版日期:2018-01-01
ISBN:9787313181947
印次:
版次:
装帧:精装
开本:小16开

  内容简介
本书共分10章,主要内容包括:绪论;涡轮页片与燃气的传热;涡轮页片的气膜冷却;涡轮页片内部冷却通道的强化换热;燃烧室的传热和冷却技术;旋转盘腔内的流动与换热;高温零部件的隔热技术等。


《燃气涡轮发动机的传热与空气系统——工业技术》 书籍简介 本手册旨在深入剖析燃气涡轮发动机在运行过程中所面临的核心挑战之一——传热问题,以及与之紧密相连的空气动力学系统。本书并非对已有研究成果的简单罗列,而是致力于为工程师、研究人员及相关领域的技术人员提供一个系统、全面且极具实践指导意义的知识体系。我们聚焦于工业级燃气涡轮发动机,涵盖从基本原理到前沿技术的广泛议题,力求呈现一个真实、可操作的工业应用视角。 第一部分:燃气涡轮发动机基础与传热挑战 开篇,我们将系统梳理燃气涡轮发动机的工作原理,从进气、压缩、燃烧到膨胀和排气,细致解析各部件的功能及其相互作用。在此基础上,重点引入热力学定律在发动机性能评估中的关键作用,包括能量守恒、功热转化效率等核心概念。 紧接着,我们将深入探讨燃气涡轮发动机的传热本质。发动机内部,高温燃气与固体部件之间存在复杂的能量交换过程,包括热传导、对流和辐射。我们将详细讲解这些传热机制在不同部件(如压气机叶片、涡轮叶片、燃烧室壁面)中的具体表现形式。例如,在压气机段,空气温度的升高虽然效率有限,但仍需考虑;在燃烧室,极高的火焰温度对燃烧室壁面产生巨大的热负荷;而在涡轮段,高温高压燃气直接冲击涡轮叶片,是传热问题最为严峻的区域。 本书将详细分析影响传热效率的关键因素,如流体动力学特性(流速、湍流强度、边界层状态)、材料热物理性质(导热系数、比热容、密度、热膨胀系数)、几何形状以及工况变化(如负荷、环境温度)等。我们将通过一系列经典的传热模型和计算方法,为读者提供理解和量化这些影响的工具。 第二部分:压气机空气系统与传热 压气机作为发动机的“心脏”,其空气动力学设计直接关系到进气量、压力比以及整体效率。本部分将聚焦于压气机的空气系统,从轴流式和离心式压气机的工作原理、叶片设计(气动外形、叶片角度、弦长等)、级联结构、气流损失机理等方面进行深入阐述。我们将详细分析压气机内部的气流组织,包括周向流动、径向流动、二次流动以及它们对效率和稳定性的影响。 在空气系统的设计和分析中,传热问题同样不容忽视。压气机内空气经过多次压缩,温度显著升高,这不仅会影响空气密度,进而影响质量流量,还会增加下游部件(如燃烧室)的热负荷。我们将探讨如何在压气机设计中考虑空气吸热问题,例如通过优化叶片气动外形来减少气流摩擦生热,以及分析进气温度对压气机性能的影响。 此外,对于高性能压气机,气流稳定性是一个至关重要的课题。我们将深入研究喘振(Surge)和失速(Stall)现象的产生机理,以及如何通过控制空气动力学参数(如叶片可调导向叶片)来扩展压气机的工作范围,从而提高发动机的整体鲁棒性。 第三部分:燃烧室空气系统与传热 燃烧室是燃气涡轮发动机的能量转换核心。本部分将重点研究燃烧室的空气动力学设计及其与传热的相互作用。我们将解析不同类型的燃烧室(如管式、环管式、腔室式)的工作原理,以及它们在燃油雾化、混合、稳定燃烧和火焰传播方面的特点。 在空气动力学方面,我们将深入探讨回流区(Recirculation Zone)的形成机制及其对稳定燃烧的作用,分析旋流器(Swirlers)和紊流器(Turbulators)在改善燃油-空气混合以及维持火焰稳定方面的设计原则。同时,我们将关注燃烧室内的高温燃气流动特性,包括速度分布、湍流结构以及它们如何影响燃烧效率和传热。 传热问题在燃烧室中表现得尤为突出。燃烧室壁面承受着极高的热负荷,必须通过有效的冷却措施来保证材料的完整性和寿命。本部分将详细介绍燃烧室的冷却技术,包括: 层流冷却(Laminar Cooling): 利用冷却空气在壁面上形成一层冷却边界层。 吹气冷却(Impingement Cooling): 将高速冷却空气喷射到内壁面上,通过冲击作用加强传热。 沟槽冷却(Film Cooling): 在壁面上开设小孔,将冷却空气以一定的角度吹出,形成一道冷却膜,隔离高温燃气。我们将深入分析不同冷却孔的形状、数量、排列方式以及吹气角度对冷却效率的影响。 热障涂层(Thermal Barrier Coatings, TBCs): 介绍陶瓷基或金属基热障涂层的材料特性、制备工艺以及它们在降低壁面温度方面的作用。 第四部分:涡轮空气系统与传热 涡轮作为将燃气能量转化为机械功的关键部件,其空气动力学设计和传热管理是决定发动机性能和寿命的重中之重。本部分将聚焦于涡轮级的空气动力学,包括静子叶片(Stator Vanes)和转子叶片(Rotor Blades)的设计。我们将详细分析叶片三维流动、气流分离、激波(Shock Waves)等现象,以及它们如何影响涡轮效率和功率输出。 传热问题在涡轮叶片上表现得最为严峻,因为涡轮叶片直接暴露在高达1500°C甚至更高的燃气流中。本部分将详细阐述涡轮叶片的先进冷却技术,包括: 内部冷却(Internal Cooling): 通过在叶片内部设计复杂的冷却通道,将冷却空气引入叶片,并通过孔道吹向叶片表面,实现对叶片内部和外表面的冷却。我们将深入讨论各种冷却通道的几何形状(如直通道、曲通道、弯折通道)、肋片(Ribs)和扰流器(Turbulators)对增强内部对流传热的效果。 气膜冷却(Film Cooling): 与燃烧室类似,涡轮叶片上也广泛应用气膜冷却技术,通过在叶片表面开设冷却孔,形成一道隔离高温燃气的冷却气膜。我们将详细分析不同气膜冷却孔(如D形孔、扇形孔、扩散孔)的冷却效率,以及它们与主流气流相互作用的复杂流动现象。 冲击冷却(Impingement Cooling): 在叶片内部,利用高速冷却空气冲击叶片内壁面,以强化传热。 热障涂层(TBCs): 同样,热障涂层在涡轮叶片上也发挥着至关重要的作用,能够显著降低叶片基材的温度。 此外,本部分还将探讨涡轮叶片的气动热耦合问题,即流体动力学和热力学之间的相互影响。例如,叶片表面的温度分布会影响材料的力学性能,进而影响叶片的变形和气动效率。 第五部分:传热与空气系统相关的数值模拟与实验技术 理论分析和简化模型在理解传热和空气系统方面有其局限性。本部分将重点介绍现代工程中用于分析燃气涡轮发动机传热与空气系统的先进数值模拟(Computational Fluid Dynamics, CFD)和实验技术。 在数值模拟方面,我们将介绍常用的CFD软件(如ANSYS Fluent, STAR-CCM+等)在处理复杂流动和传热问题中的应用。我们将详细讲解如何建立精确的几何模型、选择合适的网格划分技术、应用可靠的湍流模型(如RANS, LES, DNS)以及求解能量方程等。本书将重点关注如何准确模拟高温高压流动中的传热过程,包括辐射传热模型、多相流模型(如涉及燃烧产物)等。 在实验技术方面,我们将介绍用于发动机性能测试、部件气动性能评估以及传热特性测量的关键设备和方法。这包括风洞实验、瞬态热成像技术、激光诊断技术(如PIV, LDV)、热电偶测量、热敏漆技术等。我们将阐述如何通过精确的实验数据来验证CFD模型,并为发动机设计和优化提供关键依据。 第六部分:先进技术与未来发展趋势 最后,本部分将展望燃气涡轮发动机传热与空气系统领域的未来发展趋势。我们将探讨: 新材料的应用: 如陶瓷基复合材料(CMCs)在高温部件中的应用,以及新型高温合金和热障涂层材料的研发。 智能设计与优化: 利用机器学习(Machine Learning)和人工智能(AI)技术,加速气动和热力学设计优化过程,实现更高效、更可靠的发动机。 混合推进系统: 燃气涡轮发动机与其他动力源(如电动机、氢燃料电池)的集成,对传热和空气系统提出新的挑战和机遇。 数字化孪生(Digital Twin): 如何构建发动机的数字孪生模型,实现实时监测、预测性维护和性能优化。 环境友好性: 进一步降低 NOx、CO 等排放,减少燃油消耗,对燃烧室和空气动力学设计提出更高要求。 本书通过深入的原理分析、详尽的工程实践和前沿技术的展望,旨在为读者构建一个完整、系统的燃气涡轮发动机传热与空气系统知识框架,使其能够应对当前和未来的工程挑战,推动相关技术的创新与发展。

用户评价

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这本书给我带来的不仅仅是知识的获取,更是一种全新的思考方式。我一直认为,要理解像燃气涡轮发动机这样复杂的机器,必须具备深厚的工程背景,但这本书彻底改变了我的看法。作者以一种非常人性化的方式,将那些看似艰深的传热和空气系统原理,剖析得清晰透彻。他巧妙地将理论知识与实际应用相结合,让我不仅理解了“是什么”,更明白了“为什么”。比如,在探讨燃烧室的冷却技术时,他详细阐述了不同冷却方式的优缺点,并分析了它们在实际应用中的考量,比如成本、维护和效率。这种深入浅出的讲解方式,让我能够轻松地理解不同设计选择背后所蕴含的权衡与取舍。我尤其喜欢他对空气动力学部分的阐释,他用生动的语言描述了气流在发动机内部的流动路径,以及叶片形状、角度等关键参数如何影响效率,让我仿佛能够亲眼看到那些无形的空气是如何被巧妙地操控的。书中对热管理策略的讲解也让我大开眼界,从材料的选择到涂层的设计,再到内部的冷却通道,每一个细节都充满了智慧。读这本书的过程,就像是在和一位博学的工程师进行一场深入的对话,他不仅分享了知识,更传递了一种解决问题的思路和对细节的极致追求。我强烈推荐这本书给所有希望了解现代工业技术幕后故事的人,无论你的专业背景如何,都能从中受益匪浅。

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这本书给我带来的体验是难以置信的,它以一种我从未想象过的方式,将“燃气涡轮发动机的传热和空气系统”这个看似枯燥的技术领域,描绘得如同波澜壮阔的史诗。作者的文笔功底非同寻常,他没有采用生硬的技术讲解,而是将复杂的工程原理融入到引人入胜的故事和生动的比喻之中。我尤其惊叹于他对燃烧室设计的阐述,他详细分析了不同燃烧模式的特点,以及如何通过优化气流和燃料的混合来提高燃烧效率和降低污染物排放。这种深入浅出的讲解方式,让我这个非专业人士也能理解其中的精妙之处。他对热管理策略的深入剖析也让我大开眼界,从耐高温材料的选择到精巧的冷却系统设计,每一个细节都充满了智慧和挑战。书中对气流动力学的讲解也让我受益匪浅,他用形象的方式描绘了空气如何在发动机内部流动,以及叶片形状和角度如何影响效率,让我对“空气动力学”这个词有了全新的认识。这本书不仅仅是技术知识的传递,更是一种对人类创新精神的赞美,它展现了工程师们如何通过不懈的探索和对细节的极致追求,创造出如此复杂而高效的机械。我毫不犹豫地将这本书推荐给所有对工程技术、航空航天或者任何能够激发深度思考的领域感兴趣的人。

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这本书的内容简直是打开了我新世界的大门,让我对燃气涡轮发动机这个曾经遥不可及的技术产生了浓厚的兴趣。我一直以为这类书籍会是那种工程师才能看得懂的硬核教材,但这本书的编写方式却极具启发性。作者的讲解逻辑非常清晰,层层递进,就像一位经验丰富的导师,耐心地引导着我这个门外汉一步步深入理解复杂的工程奥秘。我特别赞赏他在介绍气流动力学原理时所采用的方法,他没有直接抛出大量的数学公式,而是通过一些形象的比喻和生活中的例子,将那些抽象的概念变得生动易懂。例如,在讲解涡轮叶片如何承受高温高压和高速气流的冲击时,作者用了风洞实验的类比,让我瞬间明白了气流的性质以及叶片形状设计的重要性。他对于“传热”这个概念的阐释也做得非常到位,不仅仅是简单的能量传递,而是涉及到热障涂层、冷却通道等一系列复杂的工程解决方案,这些都是为了确保发动机在极端条件下依然能够稳定高效地运行。我尤其印象深刻的是他对发动机性能提升的探讨,书中分析了如何通过优化空气动力学设计和改进材料来提高推力和燃油效率,这些见解让我看到了工程师们的智慧和创造力。即使是对非专业人士来说,这本书也充满了引人入胜的内容,让我对这个庞大的工业体系有了更深层次的认识。我强烈推荐这本书给那些对工程技术、航空航天或者任何高性能机械系统感到好奇的人。

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这本书给我带来的体验是前所未有的,它以一种令人着迷的方式,将“燃气涡轮发动机的传热和空气系统”这个原本可能枯燥的主题,演绎得如同史诗般的宏伟画卷。作者的叙事风格非常独特,他没有采用生硬的技术讲解,而是通过引人入胜的故事和生动的比喻,将复杂的工程原理娓娓道来。我尤其惊叹于他对燃烧室设计的阐述,他详细分析了不同燃烧模式的特点,以及如何通过优化气流和燃料的混合来提高燃烧效率和降低污染物排放。这种深入浅出的讲解方式,让我这个非专业人士也能理解其中的精妙之处。他对热管理策略的描述也让我大开眼界,我从未想过,在如此极端的温度和压力下,发动机的材料和结构是如何得到保护的。书中对涡轮叶片设计和冷却技术的讨论,让我深刻体会到了工程师们在解决实际问题时所展现出的智慧和创造力。这本书不仅仅是技术知识的传递,更是一种对工程精神的赞颂,它展现了人类如何通过不懈的探索和创新,不断突破技术的极限。我强烈推荐这本书给所有对航空航天、能源动力或者任何能够激发对工程技术深度思考的人。

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这本书对我来说,是一次意外的惊喜,它以一种我从未想过的方式,将“燃气涡轮发动机的传热和空气系统”这个话题变得生动有趣。我本以为会是一本充满枯燥公式和技术术语的书籍,但事实证明,作者的文笔和讲解方式完全超出了我的预期。他就像一位技艺精湛的导游,带领我在错综复杂的涡轮发动机内部进行一次精彩的探险。我尤其欣赏作者在处理复杂概念时的叙事技巧,他并没有简单地堆砌信息,而是通过引人入胜的故事和生动的比喻,将那些抽象的工程原理变得触手可及。例如,在解释高温气流如何影响材料性能时,他使用了“金属在烈火中的舞蹈”这样的比喻,让我瞬间感受到了材料科学的挑战和重要性。我对书中关于发动机性能优化的讨论也印象深刻,作者深入分析了空气动力学设计在提升效率方面的作用,以及传热管理如何帮助发动机在极端环境下保持稳定运行。他详细解释了不同设计方案的优劣,以及工程师们如何在成本、性能和可靠性之间做出权衡,这让我对工程设计的复杂性和智慧有了更深的理解。这本书不仅仅是技术的科普,更是一种思维方式的启迪,让我看到了工业技术背后的人类智慧和不断进取的精神。我毫不犹豫地将这本书推荐给所有对机械工程、航空航天或者任何能够激发好奇心的领域感兴趣的朋友。

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这本书对我来说,是一次意想不到的旅程,它带领我深入了解了燃气涡轮发动机这个精密而强大的机械系统。我一直以为这类书籍会充斥着晦涩难懂的公式和图表,但作者的编写方式却充满了人性化和故事性。他不仅仅是在陈述技术事实,更像是在讲述一段段关于设计、挑战和突破的精彩篇章。我尤其喜欢他对空气动力学原理的解释,他用非常生动的语言,将气流如何在发动机内部流动、增压、燃烧并最终产生推力的过程描绘得淋漓尽致。那些复杂的叶片形状和气流通道,在他的笔下变得鲜活起来,让我能够直观地理解它们的作用。书中关于传热管理的章节也让我印象深刻,作者详细阐述了发动机在高强度工作环境下如何避免过热,以及各种冷却技术是如何被巧妙地应用。他对不同材料特性和热力学原理的讲解,让我看到了工程师们在追求极致性能时所付出的努力。读这本书的过程,不仅仅是知识的获取,更是一种对工程智慧的赞叹,它让我看到了人类如何通过不断创新和解决难题,创造出如此令人惊叹的机械。我强烈推荐这本书给任何对机械工程、航空航天或者对复杂系统运作原理感到好奇的人。

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这本书简直把我对“燃气涡轮发动机的传热和空气系统”这个主题的认知彻底颠覆了。我一直以为它会是一本枯燥乏味、充斥着冰冷公式和晦涩图表的教科书,但事实证明我大错特错了。从我翻开第一页起,就被作者那引人入胜的叙事风格深深吸引。他不仅仅是在讲解技术,更像是在讲述一个波澜壮阔的故事,将复杂的设计原理和精密的工程挑战娓娓道来。每一个章节都像是在揭开一个令人惊叹的谜团,让我迫不及待地想知道接下来会发生什么。我尤其喜欢作者在解释燃烧室设计的部分,他并没有简单地罗列参数,而是通过对比不同设计方案的优劣,深入剖析了热管理在其中的关键作用。那种在高温高压环境下如何巧妙地引导气流、优化传热,最终实现高效稳定燃烧的智慧,让我拍案叫绝。书中穿插的一些历史案例,比如早期涡轮发动机的研发过程中的一些曲折和突破,更是增添了趣味性,让我仿佛置身于那个充满创新与挑战的时代。更不用说那些精美的插图和清晰的示意图,它们不仅仅是图示,更是作者思维的具象化,帮助我直观地理解那些抽象的概念。读这本书的过程中,我常常会停下来,反复回味作者的某些论述,那种豁然开朗的感觉,是任何其他科普读物都无法给予的。它不仅提升了我对燃气涡轮发动机的理解,更激发了我对工程技术本身的热情。我迫不及待地想将这本书推荐给所有对航空航天、能源动力领域感兴趣的朋友,甚至是对任何复杂机械系统感到好奇的人。这本书绝对是近期我读到的最令人惊喜的科技读物之一。

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这本书的深度和广度都让我感到惊叹,它就像一座宝藏,每一次翻阅都能挖掘出新的惊喜。我原本对“燃气涡轮发动机的传热和空气系统”这个主题了解甚少,甚至觉得它离我的生活很遥远。但这本书的作者用一种非常独特的方式,将这些复杂的技术原理呈现在我的面前。他不仅仅是在讲解技术,更像是在讲述一段段关于创新、挑战和突破的史诗。我尤其喜欢他对发动机内部气流动力学原理的阐释,他用一种非常形象和易懂的方式,描述了空气如何在发动机内部被加速、增压、燃烧,最终产生巨大的推力。那种对细节的关注和对原理的深入剖析,让我仿佛能够亲眼目睹工程师们如何巧妙地设计每一个部件,以达到最佳的性能。书中关于传热管理的部分也让我大开眼界,我从未想过,在如此高温的环境下,材料如何保持稳定,以及工程师们如何通过各种复杂的冷却系统来解决这个问题。作者对不同设计方案的比较和分析,让我看到了技术发展的迭代和工程师们不断追求卓越的精神。读这本书的过程,不仅仅是知识的积累,更是一种精神上的洗礼,让我对工业技术的力量和人类的智慧充满了敬意。我强烈推荐这本书给所有对科学技术、工程创新或者任何能够激发深度思考的领域感兴趣的人。

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这本书给我带来的震撼是巨大的,它将“燃气涡轮发动机的传热和空气系统”这个原本看似遥远而专业的主题,变得触手可及且充满魅力。作者的叙事功力非同一般,他没有采用生硬的技术讲解,而是将复杂的工程原理融入到引人入胜的故事和生动的比喻之中。我尤其惊叹于他对燃烧过程的描绘,他详细阐述了燃料如何在高温高压下与空气混合并产生巨大的能量,以及工程师们如何通过精密的控制来优化这一过程。他对热管理技术的深入剖析也让我大开眼界,从耐高温材料的选择到精巧的冷却系统设计,每一个细节都充满了智慧和挑战。书中对气流动力学的讲解也让我受益匪浅,他用形象的方式描绘了空气如何在发动机内部流动,以及叶片形状和角度如何影响效率,让我对“空气动力学”这个词有了全新的认识。这本书不仅仅是技术知识的传递,更是一种对人类创新精神的赞美,它展现了工程师们如何通过不懈的努力和对细节的极致追求,创造出如此复杂而高效的机械。我毫不犹豫地将这本书推荐给所有对工程技术、航空航天或者任何能够激发深度思考的领域感兴趣的人。

评分

这本书对我而言,是一场意想不到的知识盛宴,它将“燃气涡轮发动机的传热和空气系统”这个复杂的主题,演绎得生动有趣且充满智慧。作者的叙事方式非常独特,他没有直接抛出大量专业术语,而是通过引人入胜的描述和生动的比喻,将那些深奥的工程原理娓娓道来。我尤其惊叹于他对发动机内部空气流动的描绘,他用一种非常直观的方式,解释了空气如何在涡轮叶片之间流动,产生巨大的能量,并最终转化为推力。那些精密的叶片设计和气流通道,在他的笔下变得鲜活而富有生命力。书中关于传热管理的部分也让我印象深刻,我从未想过,在如此高温的环境下,材料的性能会受到如此大的影响,以及工程师们是如何通过各种复杂的冷却技术来解决这一难题。他对不同材料特性和热力学原理的讲解,让我看到了工程师们在追求极致性能时所付出的努力和智慧。读这本书的过程,不仅仅是知识的积累,更是一种对工程技术背后逻辑和创造力的探索,它让我看到了人类如何通过不断创新和解决难题,创造出如此令人惊叹的机械。我强烈推荐这本书给任何对机械工程、航空航天或者对复杂系统运作原理感到好奇的人。

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