汽轮机原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:388

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出版时间:1992-6

价格:29.80元

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isbn号码:9787801254450

丛书系列:

图书标签:

• 汽轮机
• 热力学
• 动力机械
• 工程技术
• 机械工程
• 能源
• 工业设备
• 轮机原理
• 电力工程
• 流体力学

《船舶推进系统设计与优化》 书籍简介 第一章：船舶推进系统的基本构成与原理 本章旨在为读者构建对现代船舶推进系统的全面认知框架。我们将深入剖析推进系统的核心组件，包括动力装置的选择（如柴油机、燃气轮机、电力推进系统），传动装置的设计（齿轮箱、轴系耦合），以及最重要的推进器——螺旋桨的工作原理。 1.1 船舶推进系统的演进与分类： 追溯蒸汽动力到内燃机驱动，再到当今主流的柴燃电混合动力系统的发展历程。依据动力源、传动方式和操作特性，系统地对不同类型的推进系统进行分类，明确各自的应用场景和技术优势。 1.2 螺旋桨水动力学基础： 这是理解推进效率的关键。本节详细阐述开式螺旋桨和涵道螺旋桨的理论基础，包括叶素动量理论（BEM）和更复杂的计算流体力学（CFD）在螺旋桨性能预测中的应用。重点讨论了空泡现象的成因、其对推进效率和结构强度的影响，以及抑制空泡的工程措施，如使用高效叶型和优化桨叶几何参数。 1.3 动力装置的选型与匹配： 探讨不同类型主机（低速二冲程、中速四冲程、燃气轮机）的性能曲线、燃油消耗特性（SFOC）和维护要求。着重分析主机与螺旋桨之间的扭矩和转速匹配问题，这是确保系统在不同航速下都能维持最优效率的核心。我们将引入“设计工况点”的概念，并解释如何通过调整减速齿轮比或采用可变螺距螺旋桨（CPP）来实现灵活匹配。 第二章：推进效率的量化与性能评估 推进效率是衡量船舶经济性的核心指标。本章将系统介绍评价推进系统性能的各项关键参数及其计算方法。 2.1 推进效率的分解： 详细区分和量化各项效率参数：有效效率（$eta_E$）、相对于自由流动的螺旋桨效率（$eta_O$）、相对于有效推力的螺旋桨效率（$eta_D$）、以及传动系统效率（$eta_T$）。最终导向总推进效率（$eta_P = eta_E cdot eta_O cdot eta_T$）的计算。 2.2 阻力与推力平衡： 探讨船体阻力（摩擦阻力、剩余阻力、形状阻力）的计算方法，引入阻力预估模型（如Holtrop-Mennen或先进的CFD模拟）。阐述船舶在不同海况和载况下的静力平衡方程，以及如何根据预设航速需求确定所需的有效推力。 2.3 螺旋桨性能试验与模型水池测试： 介绍标准水池测试方法，包括开放水域测试（Open Water Test）和船模测试。重点讲解如何通过缩尺效应修正（Scale Effect Correction）将模型试验数据可靠地外插到全尺寸船舶上，这是推进系统设计阶段不可或缺的一环。 第三章：齿轮箱与轴系设计 动力通过传动轴系传递至螺旋桨，轴系的设计直接关系到系统的可靠性和振动噪声水平。 3.1 减速齿轮箱的设计要点： 针对大功率、低转速船舶推进系统对减速齿轮箱的要求，讨论齿轮的类型选择（双螺旋齿轮、斜齿圆柱齿轮），齿面接触应力和齿根弯曲应力的校核。着重分析润滑系统的设计、冷却要求以及对轴承承载能力的评估，确保齿轮箱在长期高负荷运行下的可靠性。 3.2 轴系动力学分析： 深入分析扭转振动和弯曲振动。建立多自由度扭振模型，计算系统的固有频率，并与主机的受迫振动频率进行对比，确保工作点不落入共振区。介绍如何通过调整飞轮质量、轴的刚度或增加扭振减振器来调谐轴系。 3.3 轴承选型与密封技术： 介绍推力轴承（承担螺旋桨推力）和中间轴承（支撑轴系重量和校正偏差）的选型标准。讨论现代船舶中常见的径向油膜轴承和止推瓦块式轴承的设计特点。重点讲解高效、环保的轴封技术，如油润滑机械密封和水润滑橡胶轴承在不同船型中的应用。 第四章：先进推进技术与系统集成 本章聚焦于提升效率、降低环境影响的新兴推进技术及其系统集成挑战。 4.1 可变螺距螺旋桨（CPP）系统： CPP作为调节扭矩和转速的有效手段，其液压控制系统设计至关重要。分析桨叶变距机构的可靠性、响应速度要求，以及如何与主机管理系统进行无缝集成，实现最优燃油消耗控制。 4.2 吊舱式推进装置（Azipod）： 详述吊舱推进器的结构特点（电力驱动、360度可控性）。分析其带来的操纵性优势，并讨论如何对吊舱体本身的流体动力学干扰进行建模和修正，以量化其对整体推进效率的影响。 4.3 节能导流装置（节能鳍、导管等）： 介绍各种外部流体动力学装置（如前置导向叶导管、高效尾流整形导管等）的工作原理，它们如何回收螺旋桨末流能量或改善流场均匀性。重点讨论这些附加装置对轴系扭矩和结构应力的影响。 第五章：噪声、振动与排放控制 现代船舶设计对环境的约束越来越严格，本章侧重于推进系统带来的次生效应控制。 5.1 推进系统噪声源识别与控制： 将噪声源分为机械噪声（齿轮箱、轴承）和水动力噪声（空泡、桨叶与尾部结构干涉）。介绍隔振降噪技术，如柔性连接件、弹性垫座的选用，以及舱室隔音处理。 5.2 振动传递路径分析： 应用有限元法（FEM）分析主机、齿轮箱等主要设备在船体上的激励作用。通过振动传递路径分析，确定关键的抑制点，确保船体结构振动满足规范要求。 5.3 推进系统对排放的影响： 探讨主机工况变化（如低负荷、加速/减速）对氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）排放的影响。介绍如何通过精确控制推进负荷，配合尾气处理系统（SCR/DPF），实现全航程的合规排放。 第六章：推进系统操作、维护与经济性分析 6.1 状态监测与预测性维护（PdM）： 介绍传感器技术在推进系统中的应用，如轴振动在线监测、润滑油油质分析和齿面磨损的声学监测。建立基于状态的维护策略，以最大化设备寿命并减少非计划停运时间。 6.2 推进系统经济性仿真： 结合航线数据、燃油价格和船舶运营周期，构建一个综合性的经济模型。通过仿真不同推进配置（如定距桨与变距桨、不同主机选择）下的年度燃料消耗量和运营成本，为船东提供决策支持。 6.3 安全与应急操作： 阐述螺旋桨卡死、主轴断裂、传动系统故障等极端情况下的应急处置规程。强调快速切断动力、切换冗余系统和保障船舶操纵安全的重要性。

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从语言风格上来说，这本书的作者显然是一位经验极其丰富、且极具教学天赋的专家。他的文字精准而克制，每一个术语的使用都经过了深思熟虑，绝无半点含糊不清之处。阅读过程中，我几乎不需要频繁地查阅词典，因为作者总能用一种极其清晰的方式定义一个新概念，比如他对“焓降”和“等熵效率”的对比阐述，就比我过去读过的任何一本专业书籍都要精妙。更难得的是，作者在行文中穿插了一些非常生活化（尽管是工程领域的“生活化”）的比喻，比如将多级透平的压力分布比作梯次下落的水流，帮助初学者迅速建立起宏观概念。这种严谨而不失温度的叙述风格，极大地降低了理解高深物理现象的学习门槛，让原本可能让人望而生畏的复杂计算，变得可以被一步步拆解和征服。

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这本书的章节组织方式非常具有启发性，它没有采用传统教材那种“先理论后应用”的刻板路线，反而更像是一部专业工程师的个人工作日志。它在介绍完基础的冲击与反作用理论后，紧接着就引入了多级串联下的工况匹配问题，这种安排非常符合工程师在实际项目设计中遇到的思维跳跃。令我印象深刻的是其中关于“非设计工况下运行特性”的讨论，很多同类书籍往往一带而过，但本书却花了整整一个章节来深入剖析喘振和喘振线附近的状态，并提供了数种基于PID控制和变量导流的稳定化技术。这些内容极具前瞻性，它教会我们不仅仅要懂得“如何让机器在最佳点运行”，更要学会“如何在高压、高温、变负荷的混乱状态下保住机器的稳定”。这种对工程复杂性的深刻理解，是这本书最宝贵的财富之一。

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我必须提及这本书在案例分析方面的丰富程度，这绝对是它区别于其他同类书籍的关键点。它不仅仅停留在对经典机型的理论分析，而是收录了近十年来全球几家主要制造厂商在不同能源结构背景下（包括超临界、再热循环等）的实际设计优化案例。每一个案例都附带了详细的参数对比，以及对所采用新技术的经济性评估。例如，书中对比了两种不同材料在高温高压下对叶片寿命的长期影响，这个对比非常细致，涵盖了蠕变、疲劳以及腐蚀的综合考量。对于我这样需要为项目选择技术路线的工程师来说，这种基于真实数据和工程决策过程的呈现方式，远比纯理论推导更有价值，它提供了一个清晰的决策框架，让我们看到理论是如何在残酷的成本和可靠性约束下落地的。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面采用了深邃的靛蓝色调，中央烫印着抽象的、仿佛高速旋转的涡轮叶片图案，线条流畅而富有力量感，立刻抓住了我的注意力。内页纸张的质地也选得十分考究，触感温润，油墨的清晰度极高，即便是微小的图表和复杂的截面图，细节也展现得淋漓尽致。我特别欣赏它在排版上的用心，正文采用了经典的宋体，搭配清晰的黑体作为标题和重点术语的强调，阅读起来毫不费力。更别说那些精心绘制的流程示意图和结构剖面图，它们不仅仅是装饰，更是辅助理解复杂机械原理的得力助手，很多晦涩的文字描述，在这些高质量插图的辅助下，瞬间变得直观易懂。可以说，光是翻阅和把玩这本书的实体，本身就是一种享受，它散发着一种沉稳而专业的理工科书籍特有的魅力，让人忍不住想立刻沉浸到那些精妙的工程世界中去探索一番。

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我是在一个需要快速掌握某个特定热力学循环改进方案的紧要关头接触到这本读物的，坦白讲，一开始我对它能否在有限的时间内帮我解决实际问题持保留态度。然而，深入阅读后，我发现它的叙述逻辑严密得令人叹服。作者显然没有满足于教科书式的平铺直叙，而是采用了问题导向的结构，开篇就抛出了几个行业内常见的效率瓶颈，随后层层递进，用详实的数据和计算模型来论证每一种优化策略的有效性与局限性。尤其是关于叶片气动布局与应力分析结合的部分，分析得深入且富有洞察力，它不再是单纯的理论堆砌，而是直接指向了如何通过设计参数的微调，在保证结构安全的前提下，榨取出热力学循环的每一分潜力。这种将基础理论与前沿工程实践无缝对接的处理方式，极大地提升了阅读的实用价值，让我感觉手中捧着的不是一本冰冷的教材，而是一份实战手册。

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