高性能航空发动机传热技术

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出版者:国防工业出版社
作者:林宏镇
出品人:
页数:290 页
译者:
出版时间:2005年10月
价格:48.0
装帧:平装
isbn号码:9787118041224
丛书系列:
图书标签:
  • 航空航天
  • 航空发动机
  • 传热技术
  • 高性能
  • 热力学
  • 流体力学
  • 材料科学
  • 发动机设计
  • 热管理
  • 气动热
  • 工程应用
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具体描述

本书共8章,内容包括:高性能航空燃气涡轮发动机传热系统的选择和典型构成以及进展和要点;燃气涡轮叶型、叶栅、叶尖和端壁的基本换热特性以及若干重要参数的影响;燃气涡轮叶型内部带肋通道的强化换热效果及其影响因素;叶型前缘射流冲击冷却和尾缘通道内扰流柱强化换热特性;叶型外部气膜冷却及其影响因素的新近研究成果;叶型复合冷却和新型冷却方案;燃气涡轮传热实验方法和数值模拟。本书主要面向高等学校燃气涡轮及相关专业的师生,也可供从事航空燃气涡轮设计、试验、制造、使用以及管理等方面的科技人员参考。对于高等学校工程热物、能源和动力工程等专业的研究生和高年级大学生,本书也有一定的参考价值。

《航空发动机燃烧室内部冷却技术前沿》 内容简介: 本书深入剖析了当前高性能航空发动机燃烧室内部冷却技术的最新进展与挑战。随着航空发动机推力和效率的不断提升,燃烧室内高温燃气对壁面材料的严酷考验日益加剧,高效可靠的内部冷却技术成为发动机性能和寿命的关键制约因素。 全书共分八章,系统阐述了航空发动机燃烧室内部冷却的机理、设计方法、关键技术及未来发展趋势。 第一章 航空发动机燃烧室高温环境分析: 本章首先概述了航空发动机的工作原理,重点介绍了燃烧室内部的高温高压燃气流动特性,包括温度分布、速度场、组分变化以及湍流效应等。通过对热流密度、壁面温度梯度等关键参数的深入分析,揭示了燃烧室壁面面临的极端热负荷,为后续冷却技术的介绍奠定理论基础。 第二章 航空发动机燃烧室冷却基本原理与分类: 本章详细阐述了燃烧室内部冷却的物理机制,包括对流换热、辐射换热及蒸发冷却等。在此基础上,对当前主流的燃烧室内部冷却技术进行了系统分类,主要包括:气膜冷却、沟槽冷却、纹理冷却、掺混冷却以及相变冷却等。对各类冷却技术的特点、优势与局限性进行了初步的介绍。 第三章 气膜冷却技术: 气膜冷却作为最常用且高效的燃烧室内部冷却技术之一,在本章得到深入探讨。详细介绍了气膜冷却的形成机理、影响因素(如吹气比、注入角度、孔型设计等)以及主流的孔型设计(如圆孔、椭圆孔、扇形孔、肋状孔、槽形孔等)。通过大量的实验数据和数值模拟结果,分析了不同孔型对冷却效率、二次流影响以及空气动力学损失的权衡。特别关注了具有复杂几何形状的先进气膜冷却孔设计及其在提升冷却效果方面的潜力。 第四章 沟槽与纹理冷却技术: 本章聚焦于非主流但潜力巨大的沟槽冷却和纹理冷却技术。深入分析了沟槽结构(如直槽、斜槽、螺旋槽)和表面纹理(如肋片、凹坑、波浪纹)如何通过增强表面积、诱导涡流来提高对流换热系数,从而实现高效冷却。阐述了其在某些特定区域(如燃烧室唇口、燃烧稳定器)的应用优势,并探讨了沟槽和纹理参数对冷却性能的影响规律。 第五章 掺混冷却与蒸发冷却技术: 掺混冷却技术通过引入低温辅助介质(如燃油雾滴)与高温燃气混合,利用蒸发潜热来降低燃气温度,从而间接冷却壁面。本章详细阐述了掺混冷却的机理,重点研究了雾滴的蒸发过程、燃气与雾滴的相互作用以及对燃烧室温度场的影响。同时,也探讨了蒸发冷却在航空发动机上的应用潜力,特别是在高超声速飞行器等极端工况下的可能应用。 第六章 冷却技术的数值模拟与优化: 本章重点介绍了在航空发动机燃烧室冷却技术研究中不可或缺的数值模拟方法。详细阐述了基于计算流体力学(CFD)的数值模拟流程,包括湍流模型选择、网格生成、边界条件设定以及求解器配置。重点介绍了适用于高马赫数、高温燃气流动的湍流模型(如RANS、LES、DNS)及其在气膜冷却、掺混冷却等复杂流动模拟中的应用。此外,还探讨了如何结合优化算法(如遗传算法、响应面法)与数值模拟,实现冷却设计的智能化与高效化。 第七章 航空发动机燃烧室冷却技术的设计挑战与评估方法: 本章深入剖析了航空发动机燃烧室冷却技术在实际设计过程中所面临的诸多挑战,包括:冷却效率与空气动力学损失之间的权衡、壁面温度分布的均匀性控制、冷却介质的消耗、材料的抗热疲劳性能以及与燃烧稳定性的协同优化等。详细介绍了评价冷却技术性能的关键指标,如冷却效率(ηc)、平均冷却效率、局部冷却效率、非均匀性指数以及空气动力学损失系数等,并提供了这些参数的计算方法和工程应用意义。 第八章 航空发动机燃烧室冷却技术的发展趋势与未来展望: 本章对航空发动机燃烧室冷却技术的未来发展方向进行了前瞻性分析。重点关注了新型冷却结构(如仿生冷却、多孔介质冷却)、先进制造技术(如3D打印)在冷却通道复杂化和集成化方面的应用、智能控制系统在实时调控冷却参数方面的潜力,以及新型隔热涂层与冷却技术耦合应用的可能性。同时,也对超燃冲压发动机、先进涡扇发动机等下一代航空动力装置的冷却技术需求进行了探讨。 本书适合航空航天工程、热力学与传热学、机械工程等相关领域的科研人员、工程师及高等院校师生阅读。通过本书的学习,读者将能够全面掌握航空发动机燃烧室内部冷却技术的最新理论、方法与工程应用,为航空发动机的高性能化和可持续发展提供技术支撑。

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读后感

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用户评价

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在阅读《高性能航空发动机传热技术》的过程中,我深刻认识到这项技术在保障航空安全和提升飞行性能方面的重要性。书中对各种极端工况下发动机传热挑战的详细描述,例如高空低压环境下的换热效率,以及高速飞行时的气动加热效应,都让我对航空发动机的设计复杂性有了更直观的认识。书中关于部件材料的热稳定性和可靠性分析,对于确保发动机在严苛的飞行条件下安全可靠运行至关重要。我特别关注了书中对过热预警系统和热管理控制策略的讨论,这些都是保证飞行安全不可或缺的环节。通过这本书,我理解了传热技术不仅仅是为了提高效率,更是为了确保发动机在任何时刻都能稳定工作,为每一次飞行提供可靠的动力保障。它让我对航空发动机设计工程师们所付出的努力和智慧有了更深的敬意,他们通过精密的传热设计,将潜在的风险降到了最低,为人类的航空事业保驾护航。

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作为一名对航空动力学领域充满好奇心的工程师,我一直渴望深入了解高性能航空发动机的核心技术,特别是传热这一至关重要的环节。在翻阅了市面上众多相关书籍后,我抱着极大的期待接触到了《高性能航空发动机传热技术》这本书。初拿到书时,其厚重感和严谨的排版就预示着这是一部内容扎实的学术著作。我怀揣着对知识的渴求,开始细致地阅读。这本书并非仅仅是理论的堆砌,它通过大量翔实的案例分析,将抽象的传热原理与实际的发动机设计紧密结合。例如,在讨论涡轮叶片冷却技术时,作者详细阐述了复杂流动的数值模拟方法,以及如何通过优化喷注设计和内部通道结构来大幅提升叶片寿命。书中对于热障涂层材料的介绍也极其详尽,从其组成成分、制备工艺到在高温环境下的热物理性能衰减机理,都进行了深入的剖析。我尤其对书中关于高温合金材料在传热过程中的热应力分析部分印象深刻,它揭示了材料科学与传热学之间不可分割的联系,以及如何通过材料选择和结构设计来规避潜在的失效风险。此外,书中对燃烧室内部复杂对流换热的描述,以及如何通过湍流模型来预测和控制火焰温度分布,也为我理解发动机性能优化提供了新的视角。整本书的逻辑清晰,语言流畅,即便是一些非常复杂的概念,也能被作者娓娓道来,让我这个非传热专业背景的读者也能基本领会其中的精髓。

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我是一名对航空发动机制造工艺有浓厚兴趣的工程师,在工作中经常需要与设计部门对接,了解设计背后的原理。 《高性能航空发动机传热技术》这本书为我打开了新的视野。书中关于先进制造技术在传热部件制造中的应用,例如3D打印技术如何制造出更复杂的冷却通道结构,以及等离子喷涂技术如何制备高性能热障涂层,都让我印象深刻。这些制造工艺的介绍,让我能够更深入地理解设计理念是如何通过实际制造来实现的。我特别关注了书中关于燃烧室壁面的冷却通道设计和制造公差的讨论,理解了即使是微小的制造缺陷也可能对冷却效果产生显著影响。此外,书中对涡轮叶片内部冷却通道的曲率和表面处理的描述,也让我意识到制造精度对于实现设计目标的重要性。本书还介绍了如何通过无损检测技术来评估传热部件的制造质量,以及如何预测其在服役过程中的热疲劳性能。对于我这样一个需要将设计图纸转化为实际产品的人来说,这本书提供的工程实践信息具有非常高的参考价值。它让我能够更好地理解设计意图,并在制造过程中提供更专业的建议。

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我在学习过程中,经常会遇到一些涉及复杂数学模型和计算方法的挑战。《高性能航空发动机传热技术》这本书在这方面给了我极大的帮助。书中对有限体积法、有限元法等数值模拟方法的介绍,以及如何将这些方法应用于复杂的航空发动机几何结构中,让我对数值分析在工程设计中的应用有了更深刻的理解。书中对不同湍流模型的适用性分析,以及如何根据实际情况选择合适的模型来提高计算精度,也为我解决实际计算问题提供了指导。我尤其对书中关于传热系数的量化计算和实验验证方法感到受益匪浅,这让我能够更自信地进行设计和评估。此外,书中对不同参数(如雷诺数、普朗特数等)对传热效率影响的敏感性分析,也帮助我更好地理解了各个参数对传热过程的控制作用。这本书不仅传授了知识,更重要的是培养了我独立解决问题的能力,让我能够将理论知识转化为实际的工程应用。

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我一直对航空发动机的效率提升和减排技术抱有浓厚的兴趣,而传热技术是实现这些目标的关键。《高性能航空发动机传热技术》这本书为我提供了许多关于如何通过优化传热来提高发动机性能的思路。书中关于先进涡轮叶片冷却技术如何允许更高的涡轮进口温度,进而提升发动机热效率的论述,让我茅塞顿开。我了解到,通过更有效的冷却,可以允许发动机在更高的温度下运行,这直接转化为更高的能量输出和更低的燃油消耗。书中关于燃烧室设计对 NOx 排放的影响,以及如何通过优化温度分布来降低有害物质的产生,也为我提供了重要的理论依据。我尤其关注了书中对余热回收技术的探索,例如如何利用排气的高温能量来预热进气或驱动其他辅助设备,这对于提高整体发动机效率具有潜在的巨大价值。本书也提及了对材料性能的更高要求,以及新型高温材料的研发方向,这些都与发动机的效率提升息息相关。它让我深刻认识到,传热技术不仅仅是解决温度问题,更是驱动发动机性能进步和环境友好型发展的核心技术之一。

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作为一名在航空公司从事发动机维修工作的技术人员,我深切体会到传热问题对发动机可靠性和寿命的影响。《高性能航空发动机传热技术》这本书虽然从设计角度出发,但其中蕴含的许多原理对我理解发动机在实际运行中出现的问题非常有帮助。书中关于高温部件热应力和热疲劳的分析,能够帮助我更好地理解为什么某些部件会提前损坏。例如,当书中描述涡轮叶片因为不均匀的温度分布而产生较大的热应力时,我能联想到在检修中遇到的某些叶片裂纹的可能原因。书中对热障涂层剥落机理的探讨,也让我对发动机大修时涂层的检测和维护有了更深的认识。我尤其对书中关于发动机不同工况下热负荷变化的描述感到实用,这有助于我理解为什么发动机在某些飞行阶段容易出现过热现象。虽然书中没有直接涉及维修操作,但它提供了一个深刻的理论背景,让我能够从根本上理解发动机的热管理系统是如何工作的,以及在运行过程中可能面临的挑战。这种从源头设计的理解,有助于我更好地进行故障诊断和预测性维护。

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这本书给我带来的最大感受是其内容的深度和广度。作为一名在发动机研发一线工作多年的技术人员,我深知传热问题在设计中的复杂性和重要性。 《高性能航空发动机传热技术》这本书让我看到了许多以往接触不到的前沿研究成果和工程实践经验。书中关于燃烧室壁面冷却的章节,详细介绍了气膜冷却、槽孔冷却等多种主流技术的原理、效率评估方法以及在不同工况下的适用性。作者不仅介绍了这些技术的理论基础,还通过图文并茂的方式展示了实际应用中的难点和解决方案,例如如何处理冷却气流与主流气流的相互作用,以及如何优化冷却孔的布局以实现均匀的壁面温度。我特别关注了书中关于排气喷管热管理的部分,它深入探讨了喷管内外壁面的热负荷分布,以及如何通过外壁喷雾冷却或内部强化换热来控制喷管温度,这对于提高发动机的推力和效率至关重要。此外,书中对热电制冷技术的应用前景也进行了展望,虽然目前在航空发动机领域尚属初步阶段,但其潜在的应用价值不容忽视。作者在介绍这些前沿技术的同时,也毫不回避其存在的挑战和局限性,这使得整个讨论更加客观和全面。本书对于数据处理和结果分析的严谨态度,也让我受益匪浅,学习到了如何科学地评估和验证传热设计的有效性。

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作为一名对航空发动机历史和发展趋势感兴趣的爱好者,我一直想了解推动技术进步的关键因素。《高性能航空发动机传热技术》这本书让我得以一窥过去几十年里,传热技术在航空发动机设计中所扮演的关键角色。书中对早期发动机设计中传热问题的回顾,以及如何随着材料科学和计算能力的进步,逐渐解决了高温部件的冷却难题,展现了技术迭代的历程。我惊叹于工程师们如何通过不断的创新,从最初的有限冷却能力,发展到如今能够承受极高温度的先进设计。书中对不同时代冷却技术(如空气冷却、液冷、热障涂层等)的演变过程的介绍,也让我对技术发展的脉络有了更清晰的认识。它让我明白,每一次重要的传热技术突破,都直接或间接地推动了发动机性能的飞跃。这本书不仅仅是一本技术手册,更是一部关于工程师智慧和毅力的发展史。它让我更加敬佩那些为航空发动机的进步付出努力的科学家和工程师们,他们的创新精神是推动整个行业向前发展的源动力。

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我对航空发动机的噪音和振动问题一直很关注,虽然这本书主要侧重于传热,但其中关于传热引起的温度变化与材料性能之间关联的描述,对我理解噪音和振动问题也提供了新的线索。《高性能航空发动机传热技术》书中关于高温部件在热循环过程中产生的热膨胀和收缩,以及由此产生的应力变化,让我联想到这些变化可能对部件的动力学特性产生影响。例如,温度分布的不均匀可能导致叶片的变形,进而影响气流组织,产生额外的噪音。书中对某些特殊冷却技术的介绍,也可能间接影响到气流的流动状态,从而对声学特性产生影响。虽然书中没有直接讨论噪音和振动,但其关于材料在不同温度下的力学性能变化的分析,为从传热角度理解这些问题提供了基础。我希望未来能有更多的研究将传热与声学、振动学进行交叉分析,以实现更全面的发动机优化。这本书的价值在于它提供了一个多学科交叉分析的起点,让我看到了不同技术领域之间的潜在联系。

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《高性能航空发动机传热技术》这本书的出版,无疑为航空发动机领域的研究人员和工程师提供了一份宝贵的知识财富。 我作为一名对航空发动机设计原理感兴趣的在校研究生,一直致力于寻找能够系统性讲解发动机内部热力学过程的教材。这本书恰恰满足了我的需求。它从最基础的能量守恒定律出发,逐步深入到各个关键部件的传热分析。例如,在讨论高压压气机叶片时,书中不仅分析了气动加热产生的热负荷,还详细讲解了如何通过进气道优化和叶片表面涂层来降低温度。关于涡轮盘的传热问题,书中介绍了多种冷却方式,包括从压气机引气进行内部冷却,以及利用盘腔内的空气流动进行热量传递。这些详细的计算模型和实验验证结果,帮助我更清晰地理解了不同设计方案对叶片和盘件温度分布的影响。我尤其对书中关于进气系统结冰以及除冰技术的讨论感到新奇,虽然不是传统意义上的高温传热,但同样是航空发动机运行中的重要热管理课题。书中对传热系数的计算方法,以及如何考虑不同影响因素(如表面粗糙度、流动状态等)的修正,都做了详细的介绍。可以说,这本书为我构建了一个扎实的理论基础,也为我未来的研究方向提供了许多有价值的参考。

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