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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。
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前言/序言

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