高速叶轮机流动稳定性

内容简介

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　　高负荷、高效率和宽稳定裕度是高性能叶轮机气动设计的三个重要指标，而对高负荷、高效率的不断追求必然会导致流动稳定性问题。由于叶轮机内部非定常流动的影响因素和作用机理异常复杂，流动失稳理论预测和控制方法研究极具挑战性。因此，流动稳定性问题不仅严重制约了高速叶轮机的研制进程，同时也是当前叶轮机气动热力学研究中重要的学术方向之一。孙晓峰、孙大坤著的《高速叶轮机流动稳定性》与目前国内外研究采取的技术途径显著不同，全面地介绍了自主发展的基于特征值方法的叶轮机流动稳定性预测理论、实时失速预警方法和基于SPS机匣处理的自适应控制技术。通过理论分析和实验验证展示了上述研究方法的有效性，相关的研究成果具有显著的原创性和探索性，均发表在本领域高水平国际学术期刊上。　　《高速叶轮机流动稳定性》可供以航空发动机、地面燃气轮机为代表的高速叶轮机研究人员、相关专业研究生和博士生参考使用。

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目录

符号表第1章 绪论1．1 高速叶轮机设计工作中面临的内部流动稳定性问题1．1．1 航空发动机智能化对多级压缩系统流动稳定性的要求1．1．2 高速叶轮机流动稳定性带来的问题1．2 国内外现状分析及研究进展1．2．1 高速叶轮机流动失稳现象观察与机理认识1．2．2 高速叶轮机流动稳定性失速起始理论预测方法1．2．3 高速叶轮机流动稳定性扩稳设计方法1．3 高速叶轮机流动稳定性研究参考文献第2章 压气机流动稳定性经典模型2．1 二维小扰动稳定性模型2．1．1 Emmons模型2．1．2 Stenning模型2．1．3 Stenning模型与Emmons模型的异同2．2 Creitzer模型2．3 压缩系统动态特性分析模型——DYNTECC2．4 小结参考文献第3章 叶轮机流动稳定性三维解析预测模型3．1 叶轮机流动稳定性三维解析预测模型的建立3．1．1 跨声速稳定性模型概述3．1．2 扰动控制方程和求解方法3．1．3 跨声速模型匹配条件的推导和特征方程的导出3．1．4 小结3．2 环绕积分方法求解稳定性方程特征值问题3．2．1 传统迭代方法3．2．2 环绕积分法3．2．3 环绕积分方法数值验证分析3．2．4 软壁面边界条件的稳定性模型的数值解法3．3 三维旋转失速稳定性理论模型算例分析3．3．1 亚声速压气机失速起始点理论预测3．3．2 高亚声速压气机失速起始点理论预测3．3．3 跨声速压气机失速起始点理论预测3．3．4 多级压气机失速起始点理论预测3．4 小结参考文献第4章 叶轮机流动稳定性通用理论4．1 理论架构4．1．1 基本思想4．1．2 理论建立4．2 简化模型4．2．1 简化方式概述4．2．2 子午面模型4．2．3 流线模型4．2．4 径向展开模型4．3 叶片力建模4．3．1 叶片力建模概述4．3．2 叶片力模型4．4 边界条件和匹配条件4．4．1 边界条件4．4．2 匹配条件4．5 求解方法4．5．1 谱方法数值离散4．5．2 奇异值分解法4．5．3 数值解法的校核4．6 小结参考文献第5章 叶轮机流动稳定性通用理论在轴流压气机中的应用5．1 轴流压气机失稳点预测5．1．1 亚声速压气机5．1．2 高亚声速压气机5．1．3 跨声速压气机5．2 压缩性对失稳点预测的影响5．2．1 压缩性概述5．2．2 高亚声速流动稳定性结果对比5．2．3 跨声速流动稳定性结果对比5．3 叶尖间隙对稳定裕度的影响5．3．1 叶尖间隙简述5．3．2 参数化研究5．4 叶片造型对稳定裕度的影响5．4．1 弯掠设计概述5．4．2 参数化研究5．5 基于失速先兆波特征频率的失速演化数值模拟5．5．1 基于失速先兆波特征频率的失速演化数值模拟方法5．5．2 结果分析与讨论5．6 小结参考文献第6章 叶轮机流动稳定性通用理论在离心压气机中的应用6．1 NASA低速离心压气机简介6．2 定常CFD汁算6．3 100％设汁转速6．3．1 子午面模型结果6．3．2 径向展开模型结果6．4 75％设计一转速6．4．1 子午面模型结果6．4．2 径向展开模型结果6．5 小结参考文献第7章 SPS机匣处理扩稳理论设计方法7．1 包含机匣处理的压气机流动稳定性模型7．1．1 SPS机匣处理概念的提出7．1．2 包含SPS机匣处理的壁面边界模型7．1．3 带有机匣处理的稳定性模型7．1．4 结果及讨论7．2 SPS机匣处理稳效果定量评估方法7．2．1 SPS机匣处理扩稳效果定量评估方法的建立7．2．2 亚声速压气机流动稳定性扩稳效果定量评估算例7．2．3 跨声速压气机流动稳定性扩稳效果定量评估算例7．2．4 理论预测结果的分析与讨论7．3 小结参考文献第8章 均匀来流条件下SPS机匣处理扩稳特征8．1 sPS机匣处理在亚卢速压气机上的扩稳特征及效果8．1．1 亚声速压气机8．1．2 SPS机匣处理结构设计8．1．3 SPS机匣处理在亚声速压气机中的扩稳特征8．1．4 SPS机匣处理对亚声速压气机效率的影响8．2 SPS机匣处理在跨声速风痢／压气机中的扩稳特征及效果8．2．1 实验装置8．2．2 参数定义8．2．3 SPS机匣处理的跨声速压气机扩稳特征及效果8．3 小结参考文献第9章 进气畸变条件下SPS机匣处理扩稳特征9．1 进气畸变和SPS机匣处理的相互作用机制9．2 进气畸变实验方案简介9．2．1 进气畸变流场实验模拟以及SPS机匣处理结构设计9．2．2 畸变非均匀压力／速度畸变流场数据采集与处理技术9．2．3 指标参数定义9．3 实验结果及讨论9．3．1 实壁机匣工作特性9．3．2 进气畸变条件下压气机进口流场特性9．3．3 进气畸变条件下SPS机匣处理扩稳实验9．4 小结参考文献第10章 SPs机匣处理扩稳机理实验研究10．1 SPS机匣处理扩稳机理实验分析方法10．1．1 测试方案与数据处理10．1．2 测试技术及分析手段校验10．2 SPS机匣处理扩稳机理的实验观察——亚声速压气机10．2．1 失速瞬间过程动态信号对比10．2．2 设计流量点动态信号对比10．2．3 光壁临界失速点的失速先兆信号考察10．2．4 动态信号随流量变化的观察10．3 SPS机匣处理扩稳机理实验研究——跨声速压气机10．3．1 跨声速压气机失速过程分析——单支压力传感器信号10．3．2 近失速点PSD分析对比10．3．3 进入失速过程低频扰动信号的演化过程对比分析10．4 进气畸变对失速先兆的影响10．4．1 旋转畸变对失速先兆演化过程的影响10．4．2 周向畸变对动态失速信号的影响10．5 进气畸变条件下压气机近失速非定常特性10．5．1 旋转畸变对压气机近失速非定常特性的影响10．5．2 周向畸变对压气机近失速行为的影响10．5．3 径向畸变对压气机近失速行为的影响10．5．4 旋流畸变对压气机近失速行为的影响10．6 叶片载荷展向分布10．7 小结参考文献第11章 基于涡动力学和升力定理的实时失速预警方法11．1 实验观察——压力信号随工作点的变化11．2 物理原理——旋转叶片的气动声学特性11．2．1 压缩系统管道中的压力波11．2．2 动态压力传感器测量的压力信号11．2．3 动态压力传感器测量位置11．2．4 叶片力与环量11．2．5 周期性的量化评价11．3 实验研究——Rc与稳定裕度的关系11．3．1 试验台介绍11．3．2 实验描述11．3．3 实验结果分析11．3．4 Rc的统计特性11．3．5 旋转失速与参数Rc的关系11．3．6 实时失速预警方法11．3．7 结果讨论11．4 实时失速预警在线实施11．4．1 实验台介绍11．4．2 参数学习11．4．3 光壁压气机的实时失速预警11．5 结论参考文献第12章 高速叶轮机流动稳定性自适应控制方法12．1 新型机匣处理自适应控制概念及特点12．2 SPS机匣处理自适应控制方案设计12．2．1 SPS机匣处理结构设计12．2．2 SPS机匣处理自适应控制方案12．3 SPS机匣处理自适应控制实验演示12．3．1 控制规律的“自适应”12．3．2 SPS机匣处理自适应控制效果12．4 小结参考文献

封面

书名:高速叶轮机流动稳定性

作者:孙晓峰

页数:409

定价:¥260.0

出版社:国防工业

出版日期:2018-01-01

ISBN:9787118114775

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