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目录 1

绪论 1

1．叶轮机械与船用燃气轮机的发展 1

2．叶轮机械内部流动实况的物理描述 3

3．求解叶轮机械内部流动问题的简化模型 4

4．我国叶轮机械研究工作的现状和发展 8

5．本书各章的主要内容及其叙述方法 10

第一章　叶轮机械气动热力学的基本方程 14

§1.1 引言 14

1.2.1　微小封闭体系的连续方程 15

§1.2　质量守恒定律 15

1.2.2　适用于控制体概念的连续方程 17

§1.3　动力学定律 18

1.3.1　运动方程 18

1.3.2 动量定律及动量矩定律 27

§1.4　热力学第一定律 30

§1.5　热力学第二定律 34

§1.6　相对流动的基本方程 38

1.6.1　连续方程 38

1.6.2　运动方程 39

1.6.3　能量方程 42

§1.7　有旋流动问题 43

§1.8　本章小结 45

参考文献 46

第二章　压气机和涡轮基元级的工作原理 47

§2.1 引言 47

§2.2　基元级中气体流动的基本方程 48

§2.3　基元级的工作过程 50

2.3.1 压力、速度和温度的变化 50

2.3.2　速度三角形 52

2.3.3　焓熵图 53

§2.4　叶栅和基元级的损失和效率 57

2.4.1 叶栅的升力系数和阻力系数 57

2.4.2　叶栅的损失系数 60

2.4.3 叶栅的效率 67

2.4.4　基元级的效率 69

2.4.5　基元级工作过程的计算 72

§2.5　基元级的无量纲特性参数 75

2.5.1 反力度ρT和ρK 75

2.5.2　负荷系数ΨT和ψ 79

2.5.3 速度比u/Cad和u/C1 80

2.5.4　流量系数Φ 81

§2 6　基元级无量纲特性参数的相互关系 81

2.6.1　速度三角形与无量纲特性参数的关系 81

2.6.2 压气机和涡轮基元级的效率与无量纲特性参数的关系 86

2.6.3　涡轮基元级的最佳轮周效率 87

2.6.4 涡轮基元级的等熵滞止效率的最佳设计问题 92

2.6.5　基元级效率与叶栅效率的关系 93

§2.7　本章小结 95

参考文献 95

第三章　叶轮机械三维流动理论与长叶片的气动计算 96

§3.1 引言 96

§3.2　气体在转动叶片内S2相对流面上的流动 101

3.2.1　S2流面的运动方程和流面方程 101

3.2.2　S2流面的连续方程 105

3.2.3　能量方程 108

3.2.4　流面的积分条件 108

3.3.1　扭转规律简述及流函数方程 109

3.2.5　基本方程组在正反问题中的应用 109

§3.3　通流矩阵法（流函数方程的求解） 109

3.3.2　流函数方程的求解 111

§3.4　速度梯度法（流线曲率法） 117

3.4.1　用静压梯度表示的运动方程 117

3.4.2　径向平衡方程的另一种形式 120

3.4.3　非径向计算站的平衡方程 121

3.4.4　速度梯度法（流线曲率法）的求解步骤 122

§3.5　长扭转叶片气动设计计算的近似方法 123

3.5.1 在上下游及叶列间隙中取计算站 124

3.5.3　近似考虑径向速度的轴向梯度项的计算 125

3.5.2 不计径向速度的轴向梯度项的计算 125

§3.6　气体在转动叶片内S1相对流面上的流动 126

3.6.1 角坐标和轴向坐标为自变量的流函数方程 126

3.6.2 角坐标和径向坐标为自变量的流函数方程 131

3.6.3　角坐标和流线在子午面上投影的长度为自变量的流函数方程 132

§3.7　本章小结 133

参考文献 133

第四章　二维叶栅的绕流理论 135

§4.1 引言 135

§4.2　二维叶栅绕流的正反问题及其解法分类 136

4.3.1　任意回转面叶栅绕流的方程组 137

§4.3　二维叶栅绕流理论的基本方程 137

4.3.2　平面叶栅绕流的方程组 138

§4.4　流动的复势和几种简单的位势流动 139

4.4.1　流动的复势 139

4.4.2　几种简单的位势流动 140

§4.5　叶栅绕流计算的保角变换法 143

4.5.1 保角变换在流体力学中的物理意义 143

4.5.2 回转形流面映象为平面的保角变换 144

4.5.3 平板叶栅的不可压流体的绕流 145

4.5.4 等价平板叶栅 152

4.5.5 由茹可夫斯基翼型组成的理论叶栅 153

4.5.6 任意叶栅的保角变换 154

4.5.7 应用电比拟法求解叶栅的绕流问题 154

§4.6 奇点法 160

4.6.1 奇点法的一个解法 161

4.6.2 求解任意叶栅绕流问题的奇点法的几种方案 166

§4.7　流道法 167

4.7.1 平面叶栅的中心流线法 167

4.7.2 任意回转面叶栅的中心流线法 170

4.7.3 中心流线法的改进 171

4.7.4　平面叶栅中心流线法的解析解 172

4.7.5 任意回转面叶栅中心流线法的解析解 174

4.7.6 计算涡轮平面叶栅的近似流道法 176

§4.8　平面叶栅设计的速度图方法 179

4.9.1　通流矩阵法 182

§4.9　任意回转面叶栅流动的数值解法 182

4.9.2 任意非正交曲线坐标的任意回转面叶栅的计算 184

4.9.3 速度梯度法（流线曲率法） 186

4.9.4 斜交坐标系的通用解法 189

§4.10　本章小结 192

参考文献 192

第五章　附面层理论在叶轮机械气动设计中的应用 200

§5.1 引言 200

§5.2　附面层的一般概念 200

5.2.1　附面层的流态 200

5.2.2　附面层流态的过渡 204

5.2.3　附面层的脱离 205

5.2.4　热附面层 206

§5.3　附面层方程的偏微分形式 208

5.3.1 层流附面层的方程组 208

5.3.2　轴对称体的层流附面层方程组 209

5.3.3 附面层方程组的边界条件 209

5.3.4　紊流附面层的方程组 210

§5.4　附面层方程的积分关系式 210

5.4.1 附面层的动量和能量积分关系式 210

5.4.2 任意回转面叶栅的附面层动量积分关系式 212

§5.5　不可压缩流体动力附面层的计算 214

5.5.1 动力附面层的通用计算方法 214

5.5.2　层流附面层的计算 216

5.5.3 过渡区附面层的计算 217

5.5.4 紊流附面层的计算 219

5.5.5　计算实例 226

§5.6 可压缩流体动力附面层的计算 230

5.6.1 附面层动量积分关系式的压缩性变换 230

5.6.2 无换热时可压缩流体动力附面层的计算 232

5.6.3　任意回转面叶栅附面层的计算 233

§5.7　二维叶栅的流量系数与损失系数 234

5.7.1 叶栅的流量系数 234

5.7.2 叶栅的损失系数 234

5.7.3　压气机叶栅损失系数与扩压因子的关系 238

5.7.4 涡轮叶栅损失系数与通道收敛梯度的关系 239

5.8.1 问题的提出 242

§5.8　关于涡轮叶栅壁面的最优速度分布问题 242

5.8.2 叶型壁面的速度分布对附面层发展的影响 243

5.8.3 通道形状等几何参数对叶栅壁面速度分布的影响 247

5.8.4 涡轮叶栅的理论最优叶栅的损失系数 248

§5.9　叶轮机械中的环面附面层 249

5.9.1 计算环面附面层运动方程轴向分量的简单数学模型 249

5.9.2　环面附面层计算方法的改进 251

§5.10　本章小结 251

参考文献 251

§6.1 引言 253

第六章　叶轮机械的试验研究方法 253

§6.2　量纲分析和模化条件 254

6.2.1　量纲分析 254

6.2.2　模化条件 259

§6.3　叶轮机械的主要部件试验 262

6.3.1　环形叶栅风洞试验 262

6.3.2　压气机试验 263

6.3.3　涡轮试验 271

6.3.4　整机试验 272

§6.4　气流参数的测量 273

6.4.1 气流压力、速度和方向的测量 273

6.4.2　气流温度的测量 290

§6.5　本章小结 293

参考文献 294

第七章　叶轮机械平面叶栅的试验研究 297

§7.1　引言 297

§7.2　平面叶栅风洞设备的设计和调整 298

7.2.1　模化计算 300

7.2.2　气动设计和调整 300

7.2.3　总体布置和机械设计 302

7.2.4　整流部件的设计选择 303

7.2.5　筒体流场调整经验 305

§7.3　平面叶栅风洞的试验技术 307

7.3.2　超、跨音速叶栅风洞试验技术 308

7.3.1　高亚音速叶栅风洞试验技术 308

7.3.3　多孔壁附面层抽吸技术 309

7.3.4　叶栅试验中的遥控遥测 310

7.3.5　气流方向的自动跟踪 310

7.3.6　测量数据的自动记录和计算 311

§7.4　平面叶栅测量数据的整理 312

7.4.1　考虑压缩性时的计算公式 312

7.4.2　简化测量和整理的几个途径 320

7.4.3　试验结果的修正 324

§7.5　本章小结 325

参考文献 326