《航空發動機風扇壓氣機設計》是2022年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：航空發動機風扇壓氣機設計
- 出版時間：2022年10月1日
- 出版社： 科學出版社
- ISBN：9787030731104
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《航空發動機風扇壓氣機設計》基於航空發動機風扇壓氣機設計技術發展現狀，按照系統工程的方法，總結並給出了風扇壓氣機設計流程。《航空發動機風扇壓氣機設計》完整展現了風扇壓氣機的設計過程，分析並提出了航空發動機整機對風扇壓氣機部件的需求；詳細描述了一維設計與分析、S2流面設計與分析、葉片造型、S1流場和三維流場計算、氣動穩定性等關鍵氣動設計／分析過程，以及部件結構布局、轉子／靜子、選材、六性等結構設計內容，並給出了具體設計案例；介紹了風扇壓氣機相關的試驗驗證方法和技術。
圖書目錄
目錄
渦輪機械與推進系統出版項目 序
“兩機”專項：航空發動機技術出版工程 序
前言
第1章 航空發動機風扇壓氣機設計技術發展
1.1 風扇壓氣機的發展歷程和趨勢 004
1.1.1 軍用壓縮系統 005
1.1.2 民用壓縮系統 007
1.2 風扇壓氣機設計體系的發展 012
1.3 風扇壓氣機設計技術的發展 016
1.3.1 提高級壓比設計技術 016
1.3.2 葉片設計技術 019
1.3.3 全三維定常/非定常流場CFD分析技術 025
1.3.4 多級壓氣機全工況性能匹配技術 028
1.3.5 穩定性設計技術 029
1.3.6 先進結構設計技術 031
1.4 小結和展望 034
參考文獻 035
第2章 風扇壓氣機設計流程
2.1 研製階段劃分 039
2.2 風扇壓氣機的設計過程劃分 042
2.2.1 可行性論證 042
2.2.2 方案設計 043
2.2.3 技術設計 043
2.2.4 詳細設計 044
2.2.5 生產裝配 044
2.2.6 試驗調試驗證 044
2.3 風扇壓氣機設計流程 044
2.3.1 設計輸入 046
2.3.2 —維設計及特性計算 046
2.3.3 S2流面設計 046
2.3.4 葉片造型設計 047
2.3.5 S1流面分析 047
2.3.6 葉片強度初步分析 048
2.3.7 三維流場分析 048
2.3.8 葉片顫振評估 049
2.3.9 強度壽命點計算 049
2.3.10 機匣處理設計 050
2.3.11 中介機匣設計 050
2.3.12 氣動穩定性設計 051
2.3.13 結構布局設計 051
2.3.14 強度評估 051
2.3.15 關重件選材 052
2.3.16 打樣圖設計 052
2.3.17 強度計算分析 052
2.3.18 工程圖設計 053
2.3.19 評審與審批 053
2.3.20 設計輸出 053
2.3.21 生產和裝配 053
2.3.22 試驗驗證 053
參考文獻 054
第3章 航空發動機對風扇壓氣機的設計要求
3.1 氣動性能設計要求 055
3.1.1 概述 055
3.1.2 性能設計要求 057
3.1.3 氣動穩定性設計要求 062
3.1.4 流路尺寸要求 064
3.1.5 流場設計要求 065
3.1.6 引氣要求 066
3.1.7 VBV故氣 066
3.1.8 工作環境和使用範圍要求 067
3.2 結構設計要求 069
3.2.1 一般結構設計要求 069
3.2.2 轉子結構設計要求 070
3.2.3 靜子結構設計要求 070
3.2.4 轉靜子間隙設計要求 071
3.2.5 連線結構設計要求 071
3.2.6 完整性基本要求 072
3.2.7 通用質量特性要求 073
3.2.8 重量要求 074
3.2.9 材料和工藝要求 074
第4章 一維氣動設計及主要參數選擇
4.1 一維設計及特性分析方法 076
4.1.1 一維設計及特性分析方法概述 076
4.1.2 一維設計方法 077
4.1.3 一維特性分析方法 084
4.2 —維設計參數選擇及實例分析 094
4.2.1 一維設計參數選擇 094
4.2.2 一維設計實例分析 098
4.3 一維特性分析參數選擇及實例分析 105
4.3.1 一維特性分析參數選擇 105
4.3.2 一維特性分析實例 105
4.4 壓氣機一維設計及分析發展趨勢展望 109
4.4.1 基元葉片法的使用 110
4.4.2 對於新型葉片造型方法的考慮 110
4.4.3 對於葉片彎掠設計技術的考慮 110
4.4.4 穩定邊界判據的改進 110
4.4.5 設計經驗的積累 111
4.4.6 人工智慧技術的運用 111
參考文獻 111
第5章 S2流面氣動設計與分析
5.1 S2流面氣動設計與分析方法 112
5.1.1 降維方法 113
5.1.2 降維數值模擬方法 117
5.2 S2流面設計 119
5.2.1 S2流面設計的流程 119
5.2.2 S2流面設計參數選擇 120
5.2.3 S2流面設計實例分析 131
5.3 S2流面分析及評估 135
5.3.1 S2分析計算模型及方法 137
5.3.2 二維平面葉柵流動模型在S2分析計算中的套用 140
5.3.3 S2流面分析計算中壓氣機堵塞的喘振邊界的判斷 147
5.3.4 S2流面分析計算基本流程 148
5.3.5 S2流面分析計算算例 150
參考文獻 153
第6章 葉片造型及S1流場分析
6.1 葉片造型方法發展概述 157
6.2 常用葉片設計方法 158
6.2.1 基於錐面展開面和迴轉面的葉片設計方法 159
6.2.2 基元葉型造型方法 162
6.2.3 葉片積疊設計 176
6.3 葉片設計參數選取 178
6.3.1 葉片設計流程及流面輸入參數 178
6.3.2 葉片設計典型葉型參數定義與選取 180
6.3.3 葉片特徵參數分析 183
6.3.4 典型葉片設計示例 185
6.4 S1流場分析 193
6.4.1 S1流面設計方法介紹 193
6.4.2 流場計算及分析 193
6.4.3 典型葉柵流場計算案例分析 197
6.5 非常規葉片設計 201
6.5.1 串列葉片 201
6.5.2 大小葉片 204
參考文獻 206
第7章 三維流場分析
7.1 三維流場CFD方法 208
7.1.1 三維流場分析的常用CFD方法 208
7.1.2 常用邊界條件定義方法 215
7.1.3 常用初場給定方法 220
7.1.4 三維非定常流動建模技術 220
7.2 影響CFD準確性的因素 226
7.2.1 格線解析度及幾何細節的影響 227
7.2.2 湍流模型的影響 235
7.2.3 邊界條件及流動細節的影響 237
7.2.4 非定常模擬時間步長的影響 240
7.2.5 CFD準確性評價及套用原則 241
7.3 風扇壓氣機三維CFD結果分析 242
7.3.1 氣動特性數據後處理 243
7.3.2 流場CFD結果分析 245
參考文獻 249
第8章 風扇壓氣機結構設計
8.1 布局設計 252
8.1.1 中小涵道比風扇的結構布局 252
8.1.2 大涵道比風扇的結構布局 260
8.1.3 高壓壓氣機的結構布局 263
8.2 轉子設計 266
8.2.1 設計輸入與要求 266
8.2.2 轉子連線結構設計 267
8.2.3 轉子葉片連線結構設計 268
8.2.4 轉子引氣設計 269
8.2.5 轉子平衡 270
8.2.6 典型零件結構設計 271
8.3 靜子設計 277
8.3.1 設計輸入與要求 277
8.3.2 機匣設計 277
8.3.3 靜子葉片設計 283
8.3.4 靜葉調節機構設計 291
8.3.5 靜子封嚴結構設計 294
8.4 選材設計 296
8.4.1 選材原則 296
8.4.2 主要材料選擇 296
8.4.3 新材料發展 300
8.5 六性設計與分析方法 306
8.5.1 安全性設計與分析方法 306
8.5.2 可靠性設計與分析方法 309
8.5.3 維修性設計與分析方法 312
8.5.4 測試性設計與分析方法 314
8.5.5 保障性設計與分析方法 317
8.5.6 環境適應性設計與分析方法 318
8.6 常見故障模式 318
8.6.1 葉片常見的故障模式 319
8.6.2 輪盤/軸常見的故障模式 323
8.6.3 機匣常見的故障模式 325
8.6.4 其他故障模式 327
參考文獻 329
第9章 氣動穩定性分析方法和擴穩技術
9.1 氣動穩定性分析方法 330
9.1.1 穩定性理論在壓縮系統中的套用 330
9.1.2 基於葉片力的氣動穩定性模型 332
9.1.3 基於三維解析模型的氣動穩定性模型 344
9.2 進氣畸變條件下壓縮系統氣動穩定性分析方法 351
9.2.1 進氣畸變指數 352
9.2.2 穩定邊界壓比損失的關聯 353
9.2.3 平行壓氣機模型 356
9.2.4 激盤模型 364
9.2.5 徹體力模型 372
9.3 擴穩技術 385
9.3.1 中間級放氣 385
9.3.2 可調靜子葉片 386
9.3.3 機匣處理 388
9.3.4 葉片邊界層流動控制 391
9.3.5 微射流主動控制技術 393
9.4 顫振 394
參考文獻 405
第10章 風扇壓氣機試驗驗證
10.1 葉柵試驗驗證和實驗研究 410
10.1.1 葉柵實驗簡介 410
10.1.2 葉柵實驗主要內容和測試要求 415
10.1.3 葉柵試驗測量結果分析及評判 422
10.2 低速模擬試驗驗證和實驗研究 425
10.2.1 低速模擬設計和實驗簡介 425
10.2.2 低速模擬實驗主要內容和測試要求 429
10.2.3 低速模擬試驗測量結果分析及評判 435
10.3 風扇壓氣機部件試驗驗證 451
10.3.1 風扇壓氣機部件試驗簡介 451
10.3.2 風扇壓氣機部件試驗主要內容和測試要求 451
10.3.3 風扇壓氣機部件試驗測量結果分析及評判 456
10.4 風扇壓氣機部件強度試驗驗證 466
10.4.1 風扇壓氣機強度試驗簡介 466
10.4.2 風扇壓氣機強度試驗主要內容和測試要求 469
10.4.3 風扇壓氣機強度試驗結果分析與評判 475
參考文獻 480
