0 绪论 1
0.1 叶轮机械非设计工况运行存在的问题 1
0.2 非线性动力系统的描述方法 3
0.3 拓扑分析方法 5
1 离心叶轮非设计工况内部流动的真实描述 7
1.1 离心叶轮入、出口流动实测 7
1.1.1 激光测试系统与测试方法 7
1.1.2 叶轮入口前的流动状态 8
1.1.3 叶轮出口的流动状态 11
1.2 离心叶轮入口及吸入管内实验观察 13
1.2.1 实验装置和实验方法 13
1.2.2 流丝的基本特性 13
1.2.3 实验观测与分析 16
1.3 离心叶轮内叶片吸力面和压力面的流动显示 18
1.3.1 测试方法和测试技术 18
1.3.2 实验结果和分析 19
2 叶轮机械内部流动的动力学理论基础 23
2.1 动力系统的一般概念 23
2.2 平面自治系统的奇点 25
2.2.1 q＜0，λ1，λ2是异号实根 26
2.2.2 q＞0,p＞0,p2—4q＞0，λ1，λ2为相异负实根 27
2.2.3 q＞0,p＞0,p2—4q＜0，λ1.2＝α±iβ 27
2.2.4 q＞0,p=0，λ1,2＝±iβ 27
2.3 保守系统和耗散系统 29
2.4 极限环 31
2.5 流 31
2.6 Poincarè映射 32
2.7 Hartman—Grobman定理 33
2.8 中心流形定理 34
3 离心叶轮内部流动的动力学特征 36
3.1 离心叶轮入口流动的动力学描述 36
3.1.1 控制方程及边界条件 36
3.1.2 横截面流态相图 40
3.1.3 结果分析 42
3.2 离心叶轮内叶片表面的奇点以及分离的形态 43
3.2.1 物理及数学模型 43
3.2.2 旋转叶片表面流线和摩擦力线之间的关系 45
3.2.3 叶片上流谱的动力学分析 48
4 离心叶轮内分离流结构的拓扑分析 58
4.1 拓扑学的基本原理 58
4.2 拓扑分析——奇点的拓扑规律 59
4.3 三维分离的概念 62
4.4 流动分离的条件 64
4.5 叶片近壁区分离流结构 65
4.5.1 叶片压力面的分离流结构 66
4.5.2 叶片吸力面的分离流结构 69
4.6 叶轮内三维分离流态的拓扑分析 73
4.6.1 三维分离特性 73
4.6.2 三维分离流的拓扑结构 74
5 离心叶轮内流动稳定性 77
5.1 流体运动稳定性的基本概念 77
5.2 稳定性机理分析 79
5.3 离心叶轮吸入管内的流动稳定性 79
5.4 离心叶轮入口流动稳定性 80
5.4.1 叶轮入口不稳定流动的主要特征 81
5.4.2 非设计工况下叶片入口流动的稳定性 82
5.4.3 叶轮进口速度畸变 85
5.5 叶轮内部流动稳定性分析 87
5.5.1 叶道内湍流强度及稳定性 87
5.5.2 叶轮内部流动稳定性动力学分析 88
5.6 离心叶轮尾流的动力学分析 91
5.6.1 离心叶轮出口流场分析 91
5.6.2 尾流的绝对不稳定模式 93
5.6.3 叶轮尾流稳定性分析 94
5.7 离心叶轮内流稳定性与气动噪声 96
5.7.1 流动稳定性与噪声 97
5.7.2 气固耦合噪声分析 100
6 离心叶轮内流动分离和稳定性的控制 103
6.1 控制原理与作用机制 103
6.2 控制方法 104
6.3 分离涡结构的重组和控制 106
6.3.1 分离涡结构重组和控制的目的 106
6.3.2 分离涡形成过程的控制 106
6.3.3 分离涡结构发展过程的其他控制 108
6.4 离心叶轮节能的实验和应用 110
6.4.1 离心叶轮内的能耗分析 110
6.4.2 强制预旋测试系统 112
6.4.3 强制预旋与叶轮入口回流控制 113
6.4.4 局部隔离导流控制的实验分析 116
6.4.5 隔离导流控制技术的应用 119
参考文献 121