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出版者:Concepts ETI, Inc.

作者:Hany Moustapha

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-06-13

价格:USD 145.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780933283121

丛书系列:

图书标签:

• 轴流式和径流时透平
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《流体机械设计原理与应用》 内容概要 本书旨在全面、深入地探讨现代流体机械设计、分析与优化所涉及的基础理论、关键技术和工程实践。全书内容涵盖了流体机械领域的核心概念，从流体力学基本原理出发，逐步过渡到叶轮机械（如泵、压缩机、风机和透平机）的详细设计方法，并深入探讨了非正交流动、三维粘性效应以及先进的数值模拟技术（CFD）在性能预测和优化中的应用。 第一部分：流体动力学基础与能量转换原理 本部分为后续复杂机械设计奠定坚实的理论基础。首先，系统回顾了连续介质力学、不可压缩与可压缩流动的基本方程，包括纳维-斯托克斯方程、能量方程和质量守恒定律。重点阐述了边界层理论、湍流模型及其在工程中的应用选择。 随后，深入分析了流体机械中能量转换的核心机制——动量理论。详细介绍了欧拉涡轮方程的推导及其在分析叶轮级性能中的作用。针对不同类型的流体机械，阐述了等熵膨胀与压缩过程的热力学效率计算方法，并引入了等效直径、比转速等关键无量纲参数，用于初步的机械选型与规模估算。 第二部分：叶轮机械的关键几何设计与流动分析 本部分聚焦于叶轮机械的几何构型设计，这是决定机械性能的决定性因素。 1. 导流与叶栅理论： 详细讲解了二维和三维流动的叶栅理论，包括格里茨（Grötzsch）法、索尔斯伯里（Sears-Solomon）法等。重点剖析了叶片的基本参数（如弯度、厚度分布、节距与弦长比）如何影响气动损失和升力特性。探讨了扩散级和加速级的设计准则，以及级联损失的实验关联式和机理分析。 2. 进出口参数设计： 阐述了如何根据系统需求（流量、扬程或压比）确定工作点的叶轮入口和出口的绝对速度和相对速度三角形。对静子和转子的相对安装角、导流叶片的预旋控制进行了详尽的论述。 3. 复杂三维流动处理： 针对现代高效叶轮普遍存在的复杂三维流动现象，本书介绍了斜掠叶片、后掠角以及子午面形状对径向载荷、二次流和二次加速的影响。探讨了如何通过优化子午面设计来有效控制吸入端的导向角和出口处的流场均匀性。 第三部分：机械结构、材料与运行稳定性 流体机械的设计不仅是流体力学问题，更是结构强度和振动控制的综合体现。 1. 结构布局与密封技术： 分析了轴流式、离心式、混流式等不同结构布局的优缺点及其适用工况。深入讨论了机械密封、迷宫密封和接触式密封的原理、选型标准及在不同压力和温度下的应用挑战。 2. 气动载荷与机械应力分析： 讲解了如何根据流体力学计算结果（压力分布、冲击角）估算叶片和叶轮所承受的周期性载荷和稳态载荷。介绍了静强度校核的基本方法，以及疲劳载荷的评估体系。 3. 旋转机械的稳定性问题： 重点分析了涡动（Whirl）、喘振（Surge）和喘振（Flutter）等旋转机械特有的失稳现象。详细阐述了这些现象的产生机理，并给出了利用阻尼系数、临界转速分析和结构刚度裕度来确保系统运行稳定的设计策略。 第四部分：先进数值模拟与性能优化 本部分涵盖了现代工程实践中不可或缺的计算流体力学（CFD）和结构-流体耦合分析（FSI）技术。 1. CFD基础与应用： 概述了求解 Navier-Stokes 方程所需的数值方法，包括有限体积法、网格生成技术（结构化、非结构化和混合网格）。重点讲解了湍流模型的选择（如 $k-epsilon$, SST $k-omega$）及其在预测叶轮机械内部流动分离、再循环区和激波方面的适用性。 2. 性能预测与损失分析： 阐述了如何利用高分辨率的CFD模拟来精确计算机械的等熵效率、容积效率和总机械效率。详细解析了粘性损失、二次流损失、叶尖/叶根泄漏损失的量化方法，并将其与实验数据进行对比验证。 3. 优化设计方法： 介绍了基于CFD的优化流程，包括响应面法、遗传算法和代理模型方法。讨论了如何将气动性能（效率、压比）与机械结构约束（振动、应力）集成到一个多目标优化框架中，实现整体性能的最佳平衡。 总结 本书内容紧密结合了流体力学前沿研究成果和工业界实际应用需求，理论阐述严谨，工程案例详实，旨在培养读者具备独立分析、设计和优化复杂流体机械系统的能力。读者在完成本书学习后，将能熟练掌握从初步概念设计到精细CFD验证的完整工程流程。

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我是一名有着多年从业经验的燃气轮机工程师，负责着一些大型工业设备的维护和优化工作。《Axial and Radial Turbines》这个书名直接触及了我们日常工作中常常需要面对的挑战。我非常期待这本书能提供一些关于如何解决实际工程中遇到的复杂流动问题，例如气流分离、二次流动以及应力集中等。我希望书中能包含对不同叶型设计在实际运行中的性能表现分析，以及如何通过改进密封技术来降低气动损失和提高整体效率。我尤其感兴趣的是书中是否会讨论到关于涡轮材料的先进选择和热端部件的寿命预测问题，以及在极端工况下如何保证涡轮的稳定运行。此外，如果书中能提供一些关于涡轮部件损伤机制的深入分析，以及相应的维修和再制造技术，那将对我非常有价值。我希望这本书能成为我工作中的一本“工具书”，为我提供解决实际问题的理论指导和方法论。

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我是一名对航空航天动力学充满好奇的业余爱好者，一直以来都对飞机引擎内部的复杂机械结构着迷。《Axial and Radial Turbines》这个书名让我立刻联想到飞机引擎中核心部件的精妙设计。我希望这本书能以一种相对通俗易懂的方式，向我解释轴向涡轮和径向涡轮在航空发动机中是如何工作的。我渴望了解它们各自的优势在哪里，为什么在不同的发动机设计中会选择其中一种或两种结合使用。如果书中能配有大量的剖视图、三维模型示意图，并且能用生动的语言描述气流如何在涡轮叶片间流动，那我一定会爱不释手。我也想知道，除了航空发动机，这些涡轮在其他地方还有哪些有趣的运用，比如在高速列车或者舰船的动力系统中。我希望这本书能满足我对这些“硬核”技术的好奇心，让我对现代动力工程有更直观的认识。

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作为一名机械工程专业的学生，我一直在为我的毕业设计寻找可靠的参考资料。我对涡轮机械，特别是涡轮的内部流动和热力学过程非常感兴趣，而《Axial and Radial Turbines》这个标题立刻吸引了我。我希望这本书能提供清晰易懂的理论解释，帮助我理解轴向和径向涡轮的基本工作原理，以及它们在不同工程领域中的独特作用。如果书中能包含详细的公式推导、性能图表分析，并且最好能提供一些实际设计步骤的指导，这将对我完成论文大有裨益。我尤其关注书中对涡轮效率影响因素的深入探讨，例如气流损失、叶片几何设计、密封技术以及材料选择对涡轮性能的关键性。此外，我也希望能了解到一些关于涡轮性能测试和验证的方法，以及如何根据测试结果来改进设计。我对书中可能包含的图解和案例分析抱有很高的期望，它们能帮助我更好地理解抽象的理论概念。

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最近我对新能源领域，特别是地热能和小型燃气轮机产生了浓厚的兴趣。我的一个项目是评估不同类型涡轮在微型燃气轮机应用中的可行性，而《Axial and Radial Turbines》这本书似乎为我打开了一扇窗。我非常期待书中能够深入分析轴向和径向涡轮在紧凑设计、高效率和低成本方面的权衡。我希望看到关于如何根据特定的工况（例如低流量、低压比）来选择和优化涡轮类型的详细讨论。如果书中能提供关于叶片制造工艺，特别是针对小尺寸涡轮部件的先进制造技术（如3D打印）的介绍，那将是锦上添花。我尤其想了解如何通过巧妙的设计来提高涡轮在非稳定工况下的运行性能，以及如何有效管理轴向力和径向力，确保涡轮的长期可靠性。书中若能包含一些针对特定应用场景的性能预测模型，对我的项目评估将至关重要。

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我最近恰好在找关于航空发动机设计方面的资料，尤其是涡轮部分，一直想深入了解其复杂性。这本书的标题《Axial and Radial Turbines》听起来就直击核心，让我对深入研究轴向和径向涡轮在性能优化、效率提升以及材料选择等方面能有哪些突破性见解充满了期待。我特别希望书中能详细阐述不同类型涡轮在特定应用场景下的优劣势对比，比如在航空发动机、工业燃气轮机或水力涡轮机中的具体应用案例分析。此外，对于先进的流体动力学模拟方法在涡轮设计中的应用，以及如何通过数值仿真来预测和解决潜在的设计问题，我也非常感兴趣。如果书中能够包含相关的案例研究，能够让我看到理论知识是如何转化为实际工程应用的，那将是极大的收获。我渴望能从书中学习到关于如何通过优化叶片几何形状、改善气流组织以及降低能量损失来提高涡轮的整体性能，甚至触及到一些最新的研究趋势和未来发展方向。

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