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目录1

第1章 概论1

1.1 径流式叶轮机械的发展历史1

1.2 径流式叶轮机械的应用实例4

1.2.1 过程压缩机4

1.2.2 涡轮增压器9

1.2.3 燃气轮机12

1.2.4 径流式叶轮机械在泵中的应用14

第2章 叶轮机械多维气体动力学方程16

2.1 运动方程16

2.1.1 积分形式运动方程16

2.1.2 微分形式运动方程17

2.1.3 直角坐标系中N-S方程的守恒形式19

2.2 湍流及湍流模型24

2.2.1 湍流的基本概念24

2.2.2 湍流模型27

2.3 旋转坐标系下的控制方程37

2.4 考虑黏性的叶轮机械内基本方程44

2.5 任意曲线坐标系中的N-S方程46

参考文献52

第3章 离心压气机叶轮与有叶扩压器的匹配55

3.1 不同扩压器喉部面积与叶轮的匹配55

3.2 改变叶轮与扩压器之间间隙的研究58

3.3 气动叶型扩压器与叶轮的匹配64

3.4 其他影响扩压器与叶轮匹配的因素73

参考文献77

第4章 叶轮机械叶尖间隙泄漏流动机理78

4.1 引言78

4.2 理论模型方法79

4.2.1 Rains模型80

4.2.2 Lakshminarayana刚体涡模型81

4.2.3 Kirtley模型82

4.2.4 Chen模型83

4.3.1 攻角及间隙变化对透平叶栅叶尖间隙泄漏流动的影响89

4.3 透平叶栅和透平转子叶尖间隙泄漏流动机理89

4.3.2 透平叶栅叶尖间隙内流动参数分布91

4.3.3 端壁移动对涡轮叶片叶尖间隙泄露流动的影响94

4.3.4 透平叶栅和透平转子叶尖间隙泄漏流动机理的总结及展望99

4.4 压气机叶栅和压气机转子叶尖间隙泄漏流动机理100

4.4.1 压气机叶栅叶尖间隙泄漏流动101

4.4.2 低速压气机转子叶尖间隙泄漏流动103

4.4.3 压气机转子内的涡破碎流动现象106

4.4.4 叶尖顶部间隙变化对压气机性能的影响112

4.4.5 高速压气机转子叶尖间隙泄漏流动113

4.4.6 压气机叶栅和转子叶片顶部间隙泄漏流动研究总结及展望120

4.5 叶尖顶部间隙泄漏流动研究常用计算方法121

4.6 总结122

参考文献122

第5章 离心压气机初步设计及分析126

5.1 叶轮进口设计126

5.1.1 叶轮进口气动参数之间的关系126

5.1.2 诱导轮128

5.1.3 诱导轮的堵塞133

5.1.4 跨声速诱导轮135

5.2 叶轮出口设计136

5.2.1 滑移因子的计算136

5.2.2 出口参数的确定141

5.3 离心压气机初步设计中的几个无量纲参数154

5.4 初步设计总结157

5.5 扩压器初步设计161

5.5.1 无叶扩压器162

5.5.2 有叶扩压器171

参考文献177

第6章 径流涡轮初步设计及分析179

6.1 径流涡轮的工作原理179

6.2 静子初步设计180

6.2.1 涡壳181

6.2.2 导流叶片185

6.3 叶轮初步设计186

6.3.1 叶轮进口设计187

6.3.2 最小叶片数目确定原则195

6.3.3 叶轮出口设计198

6.4 比转速在设计中的应用205

6.5 涡轮损失208

参考文献210

第7章 离心压气机性能预测方法212

7.1 引言212

7.2 数学模型214

7.2.1 叶轮入口（截面1）计算214

7.2.2 叶轮出口（截面2）计算216

7.2.3 叶轮出口和扩压器入口（截面3）间区域计算218

7.2.4 扩压器出口（截面5）气流参数的计算221

7.2.5 压气机喘振边界的预测223

7.2.6 堵塞点的计算223

7.3 叶轮机械性能预测方法评估223

7.4 离心压气机内损失特点225

7.5 各种损失模型228

7.5.2 叶片载荷损失229

7.5.1 叶片表面摩擦损失229

7.5.3 叶片尾迹混合损失230

7.5.4 转子顶部间隙损失232

7.5.5 轮盘摩擦损失232

7.5.6 有叶扩压器内损失232

7.5.7 扩压器出口损失233

7.5.8 泄漏损失234

7.7 计算实例及计算结果分析235

7.6 性能预测计算步骤235

参考文献239

第8章 径流涡轮性能预测241

8.1 概述241

8.2 流动损失模型242

8.2.1 涡壳损失模型243

8.2.2 叶轮进口攻角损失模型245

8.2.3 叶轮流动损失模型247

8.3 应用叶轮准三元流动分析的涡轮性能预测250

8.3.1 影响涡轮叶轮边界层稳定性的因素251

8.3.2 涡轮叶轮准三元速度分布评价方法257

8.3.3 涡轮叶轮损失模型的改进261

参考文献263

第9章 叶轮叶片造型方法264

9.1 叶片造型应注意的问题264

9.2 离心压气机叶轮几何成型方法简介265

9.3 叶片造型过程267

9.3.1 初始流场的计算267

9.3.2 叶片表面载荷分布的定义269

9.3.3 叶片中间流面上环量rGθ分布方式269

9.3.4 轮缘曲线叶片中型线周向坐标的计算274

9.3.5 直线元叶片中型面的构建277

9.3.6 叶片叶型表面坐标的求解282

9.3.7 流场内速度的计算-流线曲率法282

9.4 径流式叶轮机械设计的全三维反问题简介286

9.3.8 叶轮叶片成型过程总结286

9.5 径流式叶轮机械计算机辅助集成设计系统288

参考文献294

第10章 CFD方法在叶轮机械内部流场计算中的应用296

10.1 CFD方法在叶轮机械内部流场计算中的发展简介296

10.2 叶轮机械S1和S2流面计算299

10.2.1 叶轮机械S2流面计算299

10.2.2 S1流面准三维计算304

10.3 时间推进法306

10.3.1 显式时间推进法的应用309

10.3.2 隐式时间推进法的应用321

10.4 压力修正法324

10.5 现代叶轮机械CFD方法的评估330

10.5.1 第一个网格点与壁面无量纲距离y＋332

10.5.2 网格数目的选取333

10.5.3 湍流模型334

参考文献336

符号表343