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叢書名：航空發(fā)動機基礎(chǔ)與教學(xué)叢書
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- 作者：吳艷輝
- 出版時間：2024/6/1
- ISBN：9787030785206
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：V233.6
- 頁碼：328
- 紙張：
- 版次：1
- 開本：B5
當(dāng)軸流壓氣機處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時，隨著工況向失速邊界靠近，葉尖端區(qū)流動會表現(xiàn)出有規(guī)律性的波動現(xiàn)象，稱之為葉尖流動非定常性。這種非定常性不僅是軸流壓氣機葉片新一類振動問題-非同步振動(Nonsynchronous Vibrations，簡稱NSVs)和間隙區(qū)窄頻帶寬噪音的氣動激發(fā)源，而且還是一種新的小尺度先兆波形式或與突尖型小尺度先兆波浮現(xiàn)有著內(nèi)在關(guān)聯(lián)。因此，對軸流壓氣機葉尖流動非定常性機理研究，探索和發(fā)展調(diào)控該流動非定常性的方法，是近30年來葉輪機械領(lǐng)域的前沿和熱點問題之一。本書總結(jié)了作者所在研究團隊近10年在軸流壓氣機葉尖流動非定常性機理方面的研究成果，包括平面葉柵、環(huán)形葉柵、低速壓氣機、高速亞聲速壓氣機和高速跨聲速壓氣機。同時基于機理的認識提出了一些具有針對性的調(diào)控方案，闡明了這些調(diào)控方案的流動控制機理。特別地，針對軸對稱端壁造型的流動調(diào)控方案，還給出了其優(yōu)化設(shè)計方法和基于數(shù)據(jù)挖掘得到的設(shè)計經(jīng)驗。這些成果可供航空宇航推進理論與工程專業(yè)、流體機械行業(yè)的廣大科技人員參考，進而發(fā)展針更為先進的擴穩(wěn)、減振和降噪技術(shù)，以提升高負荷軸流壓氣機/風(fēng)扇的設(shè)計水平。
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西北工業(yè)大學(xué)，熱能工程，學(xué)士、西北工業(yè)大學(xué)，流體機械及工程，碩士、西北工業(yè)大學(xué)，航空宇航推進理論與工程，博士
目錄
叢書序
前言
第1章 緒論
1.1 引言 001
1.2 葉尖流動非定常性研究進展 004
1.2.1 自激非定常性 004
1.2.2 旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性 009
1.2.3 葉尖流動非定常性起源／機理 017
1.3 葉尖流動非定常性調(diào)控技術(shù)研究進展 027
1.3.1 被動式渦流發(fā)生器 027
1.3.2 葉尖噴氣 029
1.3.3 機匣處理 032
1.4 本書的主要內(nèi)容 034
參考文獻 035
第2章 壓氣機平面葉柵泄漏渦破碎誘發(fā)
葉尖流動非定常性機理
2.1 渦破碎的研究進展 043
2.1.1 渦破碎的基本理論 043
2.1.2 孤立渦破碎的實驗研究 045
2.1.3 軸流葉輪機械葉尖泄漏渦破碎的實驗研究 048
2.2 壓氣機平面葉柵葉尖瞬態(tài)旋渦結(jié)構(gòu)分析 051
2.2.1 泄漏渦未破碎情形下的流場特征 053
2.2.2 非定常誘導(dǎo)渦主導(dǎo)的間歇性泄漏渦破碎 055
2.2.3 反流渦主導(dǎo)的間歇性泄漏渦破碎 060
2.3 平面葉柵葉尖流動非定常性特征分析 065
2.3.1 葉尖流動非定常性的幅值特征 065
2.3.2 葉尖流動非定常性的頻率特征 067
2.4 本章小結(jié) 070
參考文獻 071
第3章 環(huán)形葉柵泄漏渦破碎誘發(fā)葉尖流動非定常性機理
3.1 基于數(shù)據(jù)挖掘的流場降階方法 075
3.1.1 POD方法 076
3.1.2 DMD方法 078
3.2 環(huán)形葉柵流場自激非定常性機理 080
3.2.1 環(huán)形葉柵流場旋渦演化機制 081
3.2.2 環(huán)形葉柵流場數(shù)據(jù)挖掘方法評估 087
3.2.3 渦破碎誘導(dǎo)環(huán)形葉柵葉尖流場非定常性機理 091
3.3 環(huán)形葉柵流場旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性機理 103
3.3.1 典型工況下環(huán)形葉柵葉尖旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性特征 103
3.3.2 各攻角條件下環(huán)形葉柵旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性觸發(fā)機制對比 107
3.4 本章小結(jié) 114
參考文獻 116
第4章 跨聲速壓氣機轉(zhuǎn)子葉尖泄漏渦破碎誘發(fā)葉尖流動非定常性機理
4.1 跨聲速壓氣機轉(zhuǎn)子葉尖流場自激非定常性特征 119
4.1.1 流場非定常性總覽 120
4.1.2 非定常波動最強區(qū)域分析 122
4.2 葉尖泄漏渦／激波相互作用機制及典型渦破碎機理分析 124
4.2.1 典型葉尖泄漏渦破碎特性及自維持動態(tài)調(diào)節(jié)機制 124
4.2.2 典型工況下泄漏渦破碎誘導(dǎo)葉尖流場自激非定常性演化機制 128
4.3 跨聲速壓氣機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性機理分析 137
4.3.1 旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性總覽 137
4.3.2 近失速工況流動非定常性產(chǎn)生機理 140
4.3.3 旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性產(chǎn)生機理 144
4.4 本章小結(jié) 145
參考文獻 146
第5章 低亞聲速壓氣機轉(zhuǎn)子葉尖泄漏流與相鄰葉片
流動相互作用誘發(fā)旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性機理
5.1 低速軸流壓氣機轉(zhuǎn)子實驗臺簡介 149
5.1.1 實驗系統(tǒng) 149
5.1.2 實驗測量方法 150
5.2 DES方法簡介 151
5.3 大葉頂間隙下旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性產(chǎn)生機制 152
5.3.1 網(wǎng)格通道數(shù)對數(shù)值模擬結(jié)果影響的評估 153
5.3.2 總體性能 156
5.3.3 大流量工況流場特征 160
5.3.4 中等流量工況旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性機理 164
5.3.5 近失速工況旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性機理 172
5.4 葉頂間隙尺寸對旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性特征的影響 182
5.4.1 總體性能變化 182
5.4.2 近失速工況較小葉頂間隙尺寸壓氣機的旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性機制 185
5.4.3 中等流量工況較小葉頂間隙尺寸壓氣機的流動機制 196
5.5 旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性產(chǎn)生機制及影響因素 200
5.6 本章小結(jié) 205
參考文獻 207
第6章 高亞聲速壓氣機轉(zhuǎn)子葉尖泄漏流與相鄰葉片流動相互作用誘發(fā)旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性機理
6.1 高亞聲速軸流壓氣機轉(zhuǎn)子實驗系統(tǒng)簡介 209
6.1.1 實驗系統(tǒng) 209
6.1.2 穩(wěn)態(tài)／動態(tài)測量 211
6.2 動態(tài)壓力信號分析 213
6.2.1 頻譜特性分析 213
6.2.2 周向傳播特性分析 213
6.3 高亞聲速軸流壓氣機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性流動機理 219
6.3.1 旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性的頻譜特征 221
6.3.2 旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性的周向傳播 225
6.3.3 流場非定常性及旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性的物理起源 229
6.4 本章小結(jié) 233
參考文獻 234
第7章 軸對稱端壁造型調(diào)控壓氣機葉柵葉尖流動非定常性
7.1 軸對稱端壁造型的優(yōu)化設(shè)計方法 237
7.1.1 端壁型線的參數(shù)化及設(shè)計變量 237
7.1.2 優(yōu)化目標及優(yōu)化策略 237
7.2 優(yōu)化歷程和最優(yōu)方案 244
7.3 典型帕累托最優(yōu)方案的定常計算結(jié)果分析 246
7.3.1 典型工況下最優(yōu)方案對葉柵氣動性能的影響 246
7.3.2 最優(yōu)方案影響葉尖流場及泄漏渦破碎的流動機理分析 254
7.4 帕累托最優(yōu)方案對葉尖流動非定常性的控制效果 264
7.4.1 最優(yōu)方案對葉尖流動非定常性的影響 264
7.4.2 最優(yōu)方案調(diào)控葉尖流動非定常性的機制 265
7.5 基于本征正交分解的帕累托最優(yōu)方案數(shù)據(jù)挖掘 271
7.5.1 基于POD的端壁型線和葉尖流場數(shù)據(jù)挖掘 272
7.5.2 幾何和流場信息的數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果及分析 272
7.6 本章小結(jié) 279
參考文獻 280
第8章 周向單槽調(diào)控壓氣機轉(zhuǎn)子葉尖流動非定常性
8.1 周向單槽調(diào)控亞聲速壓氣機轉(zhuǎn)子葉尖流動非定常性的效果及機理 283
8.1.1 周向淺槽寬度對旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性的影響 283
8.1.2 周向淺槽中心軸向位置對旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性的影響 292
8.2 周向單槽調(diào)控跨聲速壓氣機轉(zhuǎn)子葉尖流動非定常性的效果及機理 298
8.2.1 不同深度周向槽處理機匣對壓氣機性能的影響 299
8.2.2 周向槽處理機匣對流動非定常性及渦破碎的控制效果 299
8.2.3 周向槽處理機匣調(diào)控葉尖流動非定常性的機理 302
8.3 本章小結(jié) 307
參考文獻 308
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