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1基本概念1
1.1燃?xì)廨啓C(jī)渦輪介紹1
1.2用于描述渦輪幾何的參數(shù)2
1.3用于描述渦輪氣動(dòng)熱力過(guò)程的基本方程3
1.3.1連續(xù)方程3
1.3.2能量方程4
1.3.3動(dòng)量矩方程5
1.4軸流常規(guī)渦輪級(jí)速度三角形5
1.5葉片表面邊界層7
1.5.1邊界層的厚度8
1.5.2邊界層的轉(zhuǎn)捩9
1.5.3邊界層的分離11
1.6尾跡12
1.7端區(qū)二次流流動(dòng)13
1.8葉尖泄漏流動(dòng)14
1.9位勢(shì)作用16
1.10激波和膨脹波17
1.11摻混19
1.12葉型負(fù)荷21
1.13損失及效率定義24
1.13.1葉柵損失及效率24
1.13.2無(wú)冷卻渦輪的效率25
1.13.3冷卻渦輪的效率27
參考文獻(xiàn)30

2高壓渦輪內(nèi)部復(fù)雜流動(dòng)機(jī)理33
2.1高壓渦輪簡(jiǎn)介33
2.1.1高壓渦輪結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)33
2.1.2高壓渦輪的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)簡(jiǎn)介35
2.1.3影響高壓渦輪效率的各種因素37
2.1.4高壓渦輪進(jìn)一步發(fā)展與氣動(dòng)研究的新特點(diǎn)38
2.2高壓渦輪氣動(dòng)幾何特征38
2.2.1高壓渦輪氣動(dòng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)38
2.2.2高壓渦輪葉片型線(xiàn)特點(diǎn)38
2.3高負(fù)荷高壓渦輪內(nèi)復(fù)雜波系40
2.3.1高壓渦輪內(nèi)部波系結(jié)構(gòu)40
2.3.2激波與邊界層的相互作用49
2.4高壓渦輪二次流及控制技術(shù)53
2.4.1高壓渦輪端區(qū)二次流的流動(dòng)特征54
2.4.2高壓渦輪端區(qū)二次流的影響因素57
2.5高壓渦輪泄漏流動(dòng)及控制技術(shù)59
2.5.1高壓渦輪葉尖泄漏流動(dòng)圖畫(huà)及機(jī)理簡(jiǎn)介60
2.5.2高壓渦輪葉尖泄漏流動(dòng)幾何及氣動(dòng)參數(shù)的影響因素71
2.5.3葉尖間隙控制技術(shù)87
2.6冷氣與主流相互作用對(duì)氣動(dòng)性能影響89
2.6.1葉身氣膜冷卻對(duì)氣動(dòng)性能影響89
2.6.2端壁及封嚴(yán)冷氣對(duì)氣動(dòng)性能影響97
參考文獻(xiàn)106

3低壓渦輪內(nèi)部復(fù)雜流動(dòng)機(jī)理112
3.1低壓渦輪幾何氣動(dòng)熱力學(xué)特征及發(fā)展趨勢(shì)112
3.1.1低壓渦輪幾何氣動(dòng)熱力學(xué)基本特征112
3.1.2低壓渦輪通道內(nèi)流動(dòng)特征及氣動(dòng)損失114
3.1.3低壓渦輪設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)115
3.2低壓渦輪葉片邊界層時(shí)空演化機(jī)制117
3.2.1低壓渦輪邊界層流動(dòng)試驗(yàn)研究手段117
3.2.2平板邊界層的演化與流動(dòng)損失141
3.2.3均勻定常來(lái)流條件下低壓渦輪邊界層的時(shí)空演化153
3.2.4單級(jí)環(huán)境下低壓渦輪邊界層的時(shí)空演化機(jī)制157
3.2.5多級(jí)環(huán)境下的低壓渦輪非定常流動(dòng)及邊界層演化173
3.2.6邊界層損失和預(yù)測(cè)模型180
3.3葉冠內(nèi)復(fù)雜流動(dòng)及其與主流的相互作用184
3.3.1葉冠容腔內(nèi)的泄漏流流動(dòng)185
3.3.2泄漏流與主流的相互作用及其對(duì)氣動(dòng)性能的影響193
3.3.3葉冠泄漏流低維模型及多維耦合計(jì)算198
3.3.4葉冠泄漏流動(dòng)的組織及控制技術(shù)204
3.4高負(fù)荷低壓渦輪端區(qū)二次流動(dòng)211
3.4.1低壓渦輪端區(qū)二次流動(dòng)結(jié)構(gòu)和損失構(gòu)成的特點(diǎn)211
3.4.2壓力面分離及其對(duì)低壓渦輪端區(qū)流動(dòng)的影響213
3.4.3端壁邊界層的演化機(jī)制及其影響218
3.4.4非定常環(huán)境下的低壓渦輪端區(qū)流動(dòng)223
3.4.5氣動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)渦輪端區(qū)二次流動(dòng)損失的影響226
3.5低壓渦輪低雷諾數(shù)效應(yīng)230
3.5.1雷諾數(shù)對(duì)低壓渦輪氣動(dòng)性能的影響231
3.5.2低雷諾數(shù)條件下低壓渦輪內(nèi)部流動(dòng)234
參考文獻(xiàn)239

4高低壓渦輪間過(guò)渡段及后機(jī)匣內(nèi)部復(fù)雜流動(dòng)機(jī)理253
4.1高低壓渦輪間過(guò)渡段幾何氣動(dòng)特征及發(fā)展趨勢(shì)253
4.2幾何參數(shù)對(duì)流動(dòng)及性能的影響257
4.2.1子午面曲率的影響257
4.2.2面積率的影響259
4.2.3支板的影響260
4.3氣動(dòng)參數(shù)對(duì)流動(dòng)及性能的影響262
4.3.1來(lái)流馬赫數(shù)的影響263
4.3.2來(lái)流湍流度的影響263
4.3.3來(lái)流氣流角的影響265
4.3.4尾跡的影響266
4.3.5泄漏流的影響267
4.4過(guò)渡段的優(yōu)化設(shè)計(jì)和流動(dòng)控制272
4.4.1過(guò)渡段的優(yōu)化設(shè)計(jì)272
4.4.2過(guò)渡段流動(dòng)控制276
4.5后承力機(jī)匣通道幾何氣動(dòng)特征及發(fā)展趨勢(shì)277
4.6幾何參數(shù)對(duì)后承力機(jī)匣流動(dòng)及性能的影響279
4.6.1子午型線(xiàn)的影響279
4.6.2整流支板葉型參數(shù)的影響280
4.6.3吊掛結(jié)構(gòu)的影響282
4.6.4葉片表面形變的影響283
4.7氣動(dòng)參數(shù)對(duì)后承力機(jī)匣流動(dòng)及性能的影響285
4.7.1來(lái)流氣流角的影響285
4.7.2來(lái)流湍流度的影響287
4.7.3來(lái)流馬赫數(shù)的影響288
4.8大轉(zhuǎn)角后承力機(jī)匣通道的設(shè)計(jì)方法288
4.8.1流道型線(xiàn)的選擇289
4.8.2支板葉型的選擇289
4.8.3幾何參數(shù)的選擇290
參考文獻(xiàn)291

5渦輪氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法294
5.1渦輪氣動(dòng)設(shè)計(jì)流程介紹294
5.2渦輪氣動(dòng)損失模型296
5.2.1渦輪落后角模型297
5.2.2AinleyMathieson損失模型299
5.2.3AMDC損失模型304
5.2.4AMDCKO損失模型305
5.2.5Traupel損失模型308
5.2.6CraigCox損失模型314
5.2.7ВТИ損失模型323
5.2.8Denton損失模型326
5.2.9CoullHodson葉型損失模型329
5.2.10冷氣摻混損失模型337
5.3低維設(shè)計(jì)空間上的渦輪幾何和氣動(dòng)參數(shù)的選取343
5.3.1渦輪低維設(shè)計(jì)空間氣動(dòng)性能評(píng)估方法344
5.3.2多級(jí)低壓渦輪低維設(shè)計(jì)空間氣動(dòng)參數(shù)選擇及優(yōu)化351
5.3.3多恒定轉(zhuǎn)速動(dòng)力渦輪低維設(shè)計(jì)空間參數(shù)選取359
5.3.4通用核心機(jī)渦輪低維設(shè)計(jì)空間參數(shù)選取364
5.3.5對(duì)轉(zhuǎn)渦輪低維設(shè)計(jì)空間氣動(dòng)參數(shù)選取368
5.4渦輪性能S1流面分析與S2正問(wèn)題計(jì)算383
5.4.1S1流面分析383
5.4.2S2正問(wèn)題計(jì)算392
5.5葉片造型方法400
5.5.1傳統(tǒng)葉片造型方法401
5.5.2參數(shù)化葉片造型方法及流程403
5.5.3葉片前緣造型/修型方法及應(yīng)用411
5.5.4機(jī)器學(xué)習(xí)在葉型反問(wèn)題設(shè)計(jì)中的應(yīng)用416
5.6葉片三維積疊對(duì)渦輪流動(dòng)及性能的影響423
5.6.1三維造型基本概念423
5.6.2葉片彎對(duì)渦輪流動(dòng)及性能的影響424
5.6.3葉片掠對(duì)渦輪流動(dòng)及性能的影響431
5.6.4葉片復(fù)合造型對(duì)渦輪流動(dòng)及性能的影響435
5.6.5葉片積疊誤差造成的影響436
5.7渦輪精細(xì)化流動(dòng)組織與設(shè)計(jì)技術(shù)440
5.7.1精細(xì)化流動(dòng)組織與設(shè)計(jì)基本概念440
5.7.2精細(xì)化流動(dòng)組織與設(shè)計(jì)的應(yīng)用440
5.8考慮不確定性因素的渦輪設(shè)計(jì)方法478
5.8.1渦輪不確定性設(shè)計(jì)479
5.8.2渦輪不確定性分析486
5.8.3渦輪不確定性?xún)?yōu)化492
參考文獻(xiàn)496

6渦輪氣動(dòng)性能數(shù)值模擬方法514
6.1湍流數(shù)值模擬方法514
6.2RANS模擬方法520
6.2.1湍流模型520
6.2.2轉(zhuǎn)捩模型526
6.2.3基于機(jī)器學(xué)習(xí)方法的湍流模型改進(jìn)533
6.3氣冷渦輪三維數(shù)值模擬539
6.3.1湍流模型的影響539
6.3.2氣體物性的影響545
6.3.3熱輻射的影響549
6.4多級(jí)渦輪流動(dòng)計(jì)算方法554
6.4.1摻混面計(jì)算方法554
6.4.2非定常流動(dòng)計(jì)算方法558
6.5多維/多尺度耦合計(jì)算方法580
6.6不確定性數(shù)值模擬方法584
6.6.1不確定性建模585
6.6.2抽樣方法591
6.6.3不確定性量化計(jì)算594
6.6.4敏感性分析596
參考文獻(xiàn)599

7渦輪內(nèi)部流動(dòng)控制技術(shù)608
7.1流動(dòng)控制技術(shù)簡(jiǎn)介608
7.2邊界層流動(dòng)控制技術(shù)612
7.2.1表面絆線(xiàn)促進(jìn)轉(zhuǎn)捩技術(shù)613
7.2.2粗糙表面控制轉(zhuǎn)捩技術(shù)614
7.2.3表面渦發(fā)生器摻混技術(shù)615
7.2.4等離子體邊界層激勵(lì)技術(shù)618
7.3端區(qū)二次流流動(dòng)控制技術(shù)620
7.3.1端壁翼刀控制技術(shù)621
7.3.2渦發(fā)生器控制技術(shù)622
7.4葉尖泄漏流動(dòng)控制技術(shù)625
7.4.1葉頂氣動(dòng)射流技術(shù)625
7.4.2機(jī)匣噴氣控制技術(shù)628
7.4.3渦發(fā)生器控制技術(shù)629
7.4.4等離子體激勵(lì)技術(shù)629
7.4.5葉冠氣幕射流技術(shù)631
7.5渦輪狀態(tài)調(diào)節(jié)控制技術(shù)633
7.5.1渦輪幾何調(diào)節(jié)技術(shù)635
7.5.2渦輪氣動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)638
參考文獻(xiàn)641

8徑流渦輪內(nèi)部復(fù)雜流動(dòng)機(jī)理及設(shè)計(jì)644
8.1概述644
8.2徑流渦輪的工作過(guò)程647
8.3徑流渦輪反力度及其與軸流渦輪反力度的差別655
8.4最小葉片數(shù)目確定原則658
8.5轉(zhuǎn)子初步設(shè)計(jì)660
8.5.1轉(zhuǎn)子入口參數(shù)的確定662
8.5.2轉(zhuǎn)子出口參數(shù)的確定668
8.6蝸殼初步設(shè)計(jì)673
8.7導(dǎo)流葉片677
8.8損失模型679
8.8.1各種損失的計(jì)算模型680
8.8.2攻角及攻角損失681
8.8.3通道損失模型683
8.8.4葉尖間隙泄漏損失684
8.8.5葉輪轉(zhuǎn)子出口氣流落后角688
8.8.6輪盤(pán)摩擦損失689
8.9徑流渦輪設(shè)計(jì)過(guò)程690
8.9.1設(shè)計(jì)過(guò)程概述690
8.9.2?；O(shè)計(jì)方法692
8.9.3基于級(jí)或部件相關(guān)性的設(shè)計(jì)方法693
8.9.4計(jì)及壁面?zhèn)鳠嵊绊懙奈⑿蛷搅鳒u輪設(shè)計(jì)方法711
8.10葉片設(shè)計(jì)720
8.11葉輪氣動(dòng)性能計(jì)算725
參考文獻(xiàn)730

9渦輪多學(xué)科耦合問(wèn)題732
9.1氣熱耦合問(wèn)題732
9.1.1渦輪氣動(dòng)傳熱耦合問(wèn)題732
9.1.2渦輪氣動(dòng)傳熱研究方法734
9.1.3渦輪流場(chǎng)溫度場(chǎng)相互作用機(jī)制737
9.2氣固耦合問(wèn)題740
9.2.1渦輪氣固耦合問(wèn)題740
9.2.2葉片的強(qiáng)迫響應(yīng)742
9.2.3葉片顫振743
9.3氣聲耦合問(wèn)題747
9.3.1渦輪噪聲及氣聲耦合問(wèn)題747
9.3.2渦輪氣動(dòng)噪聲耦合設(shè)計(jì)途徑749
9.3.3低維氣動(dòng)設(shè)計(jì)中的降噪考慮749
9.3.4基于全三維造型的氣聲一體化設(shè)計(jì)752
9.3.5渦輪部件氣動(dòng)噪聲評(píng)估方法754
9.4多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)756
9.4.1多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題的一般描述757
9.4.2多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)在渦輪中的應(yīng)用759
參考文獻(xiàn)762

索引767