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主要符号表 1

第一章 导论 7

1 叶轮机非定常流的重要性 7

2 叶轮机非定常流来源 10

3 非定常流类型及其时间尺度 15

4 叶轮机非定常流研究的问题 16

第二章 非定常流气动基础 18

1 一元非定常流方程 18

1.1 一元非定常流的运动方程 18

1.2 一元非定常流的伯努利方程 20

1.3 连续方程 21

1.4 能量方程 22

2 二元非定常流方程 23

2.1 动量方程 24

2.2 连续方程 25

2.3 涡量传递方程 25

2.4 流函数方程 27

2.5 速势方程 28

2.6 二元欧拉方程 33

3 三元非定常流方程 35

3.1 三元欧拉方程 35

3.2 三元波动方程 38

4 叶栅非定常流计算的奇点法基础知识 39

4.1 复位势与复速度 40

4.2 点源和点汇 41

4.3 偶极子 42

4.4 点涡 43

4.5 基本流动叠加的实例 44

4.6 虚像法、映射定理的圆周定理 47

4.7 保角映射定理 49

5 旋涡的一般性质 52

5.1 涡量定义 52

5.2 涡线和涡管 53

5.3 凯尔文定理 54

5.4 亥姆霍茨旋涡理论 54

5.5 克罗柯方程 54

6 叶型绕流问题 56

6.1 库塔-儒考夫斯基定理 56

6.2 库塔条件 56

6.3 平板绕流问题 59

6.4 薄机翼绕流问题 61

7 非定常流中的相似参数 64

7.1 非定常流中表示压缩性的相似参数 64

7.2 非定常流中的流动相似参数 66

7.3 非定常流中粘性的关联参数 68

8 小结 72

参考文献 73

第三章 叶轮机固有的非定常流的分析 74

1 非定常薄机翼理论 74

1.1 尾涡影响的计算 76

1.2 非定常升力的确定 78

2 振荡机翼的升力 87

2.1 平移振荡 89

2.2 旋转振荡 90

3.1 垂直阵风引起的升力脉动 92

3 经受阵风的机翼升力 92

3.2 弦向阵风引起的升力脉动 96

3.3 任意方向阵风的升力脉动 103

4 非定常机翼理论在叶轮机上的应用--叶排干扰问题 104

4.1 叶排尾迹的一般波动形式及升力脉动 106

4.2 分析叶排干扰问题的简化和近似假定 108

4.3 稳态环量Гs产生的诱导速度 109

4.4 静叶和动叶上的非定常升力 114

4.5 计及相邻叶片环量和尾涡影响的动叶非定常升力的分析 118

4.6 叶栅非定常升力的近似分析法 127

4.7 非定常升力的实验确定 134

5 叶轮机非定常流中滞止压力的变化 135

5.1 动涡排引起的滞止压力的变化 136

5.2 实际动叶排前后的滞止压力变化 143

5.3 脉动的升力对滞止压力变化的影响 145

6 可压流中叶排的位流场影响 149

7 尾迹干扰 153

7.1 叶片尾迹特性 154

7.2 尾迹的传输 170

7.3 多级压气机中尾迹诱导的非定常气动干扰 175

8 小结 181

参考文献 185

1 历史的回顾 188

第四章 均匀进气条件下压气机的工作不稳定性 188

2 压气机工作不稳定的类型 190

2.1 旋转失速 190

2.2 喘振 194

2.3 喘振间有失速的类型 197

2.4 孤立子不中不稳定工作的实例分析 198

2.5 判断压气机工作不稳定类型的准则 202

3 压气机工作不稳定对燃气轮发动机的影响 206

3.1 性能方面的影响 206

3.2 机械方面影响 208

4.1 累积的轴向速度比的影响 210

4 多级轴流压气机中影响工作稳定性的因素 210

4.2 下游流场的累积影响 212

4.3 相邻级的影响 212

4.4 多级压气机中动态响应的影响 213

4.5 叶尖叶根工作条件不同的影响 214

5 影响离心压气机工作不稳定的因素 215

5.1 压气机压升特性线斜率 216

5.2 导风轮攻角 217

5.3 叶轮和扩散器叶片数以及无叶空间内的流动 218

5.4 半无叶空间中的压力恢复和扩散叶片前缘攻角 219

6.1 旋转失速的小扰动分析 220

6 轴流压气机工作稳定性的小扰动分析 220

5.5 扩散器通道和收集器 220

6.2 喘振的小扰动分析 232

7 分析压气机工作稳定性的非线性模型 236

7.1 谐振管原理 236

7.2 模拟轴流压气机喘振的非线性模型 237

7.3 离心式压气机的喘振模型 242

7.4 预测单级压气机旋转失速的非线性模型 245

7.5 多级轴流压气机工作稳定性的分析 261

8 小结 266

参考文献 267

第五章 非均匀进气条件下的叶轮机工作稳定性问题 270

1 压气机对总压稳态畸变的气动响应 271

1.1 周向畸变对压气机稳定性的影响 272

1.2 径向畸变对压气机稳定性的影响 284

1.3 畸变指数 286

2 压气机对总压动态畸变的气动响应 291

2.1 同相空间均匀的动态畸变 291

2.2 空间异相的动态总压畸变 294

3 压气机对温度畸变的气动响应 301

3.1 稳态温度畸变 301

3.2 温度快速瞬变 307

4.1 平行压气机模型 311

4 预测畸变条件下压气机稳定性响应的气动模型 311

4.2 基于有效攻角的通用曲线法 314

4.3 预测畸变流动稳定性的非线性模型 317

4.4 预测动态畸变稳定性的非线性模型 319

5 小结 324

参考文献 325

第六章 叶轮机的气弹稳定性问题 327

1 前言 327

2 机翼颤振的初步分析 328

2.1 二维机翼的运动方程 328

2.2 非定常力和力矩 329

2.3 机翼颤振的西奥道生理论 332

3 风扇和压气机的颤振类型 334

3.1 亚音速失速颤振 334

3.2 阻塞颤振 336

3.3 超音速非失速颤振 336

6 小结 337

3.4 超音速失速颤振 337

4 叶轮机叶片颤振与机翼颤振的区别 338

4.1 旋转系统的基本振动概念 338

4.2 结构及几何参数的不同对模态频率的影响 341

4.3 重心与弹性轴前后相对位置的不同 344

5 风扇/压气机叶片颤振预测模型 345

5.1 超音速非失速颤振预测模型 347

5.2 失速颤振的预测技术 366

参考文献 388

第七章 叶轮机气动噪声问题 390

1 前言 390

2 噪声的度量和量级 391

3 声学基础 393

3.1 声波方程 393

3.2 声源方程 395

3.3 沿管道的传播 401

3.4 管道对外的声辐射 408

3.5 叶轮机的非管道模型 409

4 压气机和风扇噪声 410

4.1 干涉单音噪声 411

4.2 转子-静子干涉试验 412

4.3 干涉单音噪声的分析 416

4.4 转子-进气畸变干涉 420

4.5 多重单音噪声 422

4.6 宽频带噪声 424

5 涡轮噪声 430

6.1 噪声机理 434

6 螺旋桨噪声 434

6.2 螺旋桨噪声的计算 436

7 叶轮机气动噪声的工程预测 451

7.1 风扇声功率 451

7.2 涡轮声功率 452

8 噪声的传播效应 452

8.1 大气吸收过程的分析 456

8.2 地面效应 458

9 声处理技术 461

10 小结 467

参考文献 468