Turbomachinery Rotordynamics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Childs, Dara

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:1993-4

价格:1698.00 元

装帧:

isbn号码:9780471538400

丛书系列:

图书标签:

• Turbomachinery
• Rotordynamics
• Vibration
• Stability
• Balancing
• Bearings
• Shaft
• Dynamics
• Engineering
• Mechanical Engineering

旋转机械动力学 一部关于精密工程与现代技术基石的深入探索 旋转机械，犹如现代工业跳动的心脏，驱动着从航空航天到能源生产的各个关键领域。然而，这些高速运转的部件背后，潜藏着复杂的动力学挑战。本书《旋转机械动力学》正是为揭示这些挑战、提供系统性解决方案而精心打造的。它深入剖析了旋转机械在运行过程中所面临的各种动力学现象，并以此为基础，构建起一个全面而严谨的理论框架。 本书核心内容概览： 《旋转机械动力学》并非一本浅尝辄止的入门读物，而是致力于为工程师、研究人员以及高级工程专业学生提供一个深刻的、能够应用于实际问题的理论和方法论体系。本书旨在引导读者理解旋转机械的内在动力学行为，掌握分析和预测其稳定性、振动响应的原理，并最终学会如何优化设计以确保其长期可靠运行。 第一部分：基础理论与模型构建 在深入探讨复杂现象之前，本书首先为读者打下坚实的基础。 机械系统基础： 从最基本的自由度概念出发，逐步引入多自由度系统的动力学方程。重点在于如何将复杂的旋转机械系统简化为可分析的数学模型，包括质量、阻尼和刚度等关键参数的提取与表征。 连续体动力学： 旋转机械中的许多部件，如轴、叶片等，其弹性变形是不可忽略的。本书将深入讲解连续体动力学，包括梁理论、板壳理论等，以及如何将其应用于旋转部件的模态分析，理解其固有振动特性。 不平衡、不对中与初始应力： 任何旋转机械都无法做到绝对的完美。本书将详细分析由制造公差、安装误差、材料不均匀性等引起的质量不平衡和不对中现象，以及这些因素如何直接导致系统产生不期望的振动。同时，也会探讨旋转部件在运行过程中产生的应力（如离心力引起的拉伸应力）对动力学特性的影响。 旋转效应： 核心在于“旋转”二字。本书将详尽解析旋转对系统动力学特性的深刻影响，包括科氏力、陀螺效应等，这些效应在高速旋转时尤为显著，会改变系统的固有频率，甚至引发新的振动模式。 第二部分：关键动力学现象分析 在搭建好理论骨架后，本书将进入对旋转机械动力学核心现象的深度剖析。 不稳定现象： 这是旋转机械动力学中最棘手也是最危险的领域之一。 失速（Surging）与喘振（Stall）： 针对轴流式机械（如压气机、涡轮），本书将深入研究失速和喘振的发生机理、预测方法以及控制策略。这涉及到流体力学与结构动力学的耦合作用，是保证这类机械高效稳定运行的关键。 颤振（Flutter）： 特别是在航空发动机叶片等柔性结构中，颤振是一种危险的自激振动，可能导致灾难性损坏。本书将详细阐述颤振的发生条件，包括气动弹性耦合、结构阻尼的消散作用，并介绍预测和避免颤振的工程方法。 盘状不稳定性（Disk Instability）： 对于高速旋转的盘状结构，可能出现因摩擦、不对中等原因引起的独特的不稳定现象，本书将对其进行详细分析。 共振（Resonance）： 尽管共振看似简单，但在复杂旋转机械中，其表现形式和影响更为复杂。 固有频率与工作频率： 讲解如何计算系统的固有频率，并强调当工作转速接近固有频率时，可能引发强烈的共振，导致过大的振动幅值。 高阶共振与耦合共振： 探讨多自由度系统中可能出现的高阶共振以及不同振动模式之间的耦合共振现象，这需要更精细的分析手段。 不平衡响应（Unbalance Response）： 单平面与多平面不平衡： 分别分析单平面和多平面不平衡对系统振动的影响，以及如何通过现场动平衡技术来解决。 转子系统不平衡响应： 重点分析转子系统在不平衡激励下的动力学响应，包括速度幅度、相位变化等，并介绍常用的分析方法（如傅立叶分析）。 不对中响应（Misalignment Response）： 刚性联轴器与挠性联轴器不对中： 探讨不同类型联轴器在刚性或挠性不对中情况下的动力学响应，以及其对轴承和密封的影响。 轴承不对中： 分析不对中轴承对转子系统振动特性和寿命的影响。 第三部分：分析方法与工程应用 理论最终要服务于工程实践。本书的这一部分将聚焦于实际的分析工具和工程对策。 数值分析方法： 有限元法（FEM）： 介绍如何使用有限元方法建立详细的转子模型，进行模态分析、稳态响应分析和瞬态动力学分析。 传递矩阵法（Transfer Matrix Method）： 讲解这一在转子动力学分析中广泛应用的经典方法，尤其适用于分析长轴系统的动力学特性。 有限差分法（FDM）： 介绍其在特定问题中的应用。 稳定性分析： 特征值分析（Eigenvalue Analysis）： 通过计算系统的特征值和特征向量，判断系统的稳定性，识别可能导致不稳定的固有频率和振动模式。 临界转速（Critical Speed）： 详细解释临界转速的概念，为何工作转速应远离临界转速，以及如何通过改变系统刚度和质量来调整临界转速。 阻尼与稳定性： 深入研究阻尼在维持系统稳定性中的关键作用，以及负阻尼的产生机理。 轴承动力学： 轴承是旋转机械的关键支撑部件，其动力学特性直接影响整个系统的性能。 液体动压轴承： 讲解其工作原理、承载能力、刚度和阻尼特性，以及如何将其动力学模型集成到转子系统中。 滚动轴承： 分析滚动轴承的特性，包括其非线性效应，以及如何模拟其对转子动力学的影响。 磁悬浮轴承： 介绍磁悬浮轴承的优势，以及其在主动振动控制中的应用。 密封与阻尼： 密封件不仅起到隔离作用，其动力学特性也会对旋转机械产生显著影响。 迷宫密封、唇形密封等： 分析不同类型密封的动力学特性，包括其对系统的阻尼和刚度的贡献。 阻尼衬套与阻尼器： 介绍如何通过在系统内引入额外的阻尼装置来提高系统的稳定性，抑制振动。 故障诊断与监测： 振动信号分析： 介绍傅立叶变换、小波变换等信号处理技术，以及如何通过分析振动频谱来识别潜在的故障，如不平衡、不对中、轴承损坏等。 状态监测系统（Condition Monitoring Systems）： 讲解现代状态监测系统的组成、工作原理，以及如何利用数据分析进行预测性维护。 设计优化与减振措施： 转子设计优化： 如何在设计阶段就考虑动力学特性，优化转子形状、材料选择，以避免不稳定的发生。 减振与隔振： 介绍在系统设计和安装中采用的各种减振和隔振技术，以降低对周围环境的振动影响。 主动控制技术： 介绍利用反馈控制系统来主动抵消振动的先进技术。 谁将受益于本书？ 航空航天工程师： 设计和分析飞机发动机、航天器推进系统中的涡轮和压气机。 能源行业工程师： 设计和运行发电厂中的汽轮机、燃气轮机，以及风力发电机中的转子系统。 汽车工程师： 分析和优化汽车发动机、传动系统中的旋转部件。 机械工程师： 设计和制造各种高速旋转设备，如泵、压缩机、主轴等。 科研人员： 在旋转机械动力学领域进行前沿研究。 工程专业研究生： 深入学习旋转机械动力学理论与应用。 本书特色： 严谨的数学推导与清晰的物理阐释相结合： 既有严格的数学公式推导，又不失对物理现象的直观解释，使理论更易于理解和应用。 丰富且贴近实际的工程案例： 通过大量的实际工程案例，帮助读者将理论知识与解决实际问题联系起来，提升工程实践能力。 系统性的理论框架： 从基础理论到复杂现象，再到分析方法和工程应用，构成一个完整、连贯的知识体系。 强调预见性和预防性： 不仅教授如何分析和解决问题，更强调在设计阶段就预见潜在的动力学风险，并采取预防措施。 《旋转机械动力学》是一部旨在提升读者在旋转机械领域设计、分析和故障排除能力的权威指南。它将帮助您深刻理解这些精密工程的内在运作机制，应对挑战，创造更高效、更可靠的旋转机械系统。

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