風洞軸流式風扇氣動設計

書籍信息

書名 風洞軸流式風扇氣動設計

書號 978-7-118-11736-3

作者 廖達雄等

出版時間 2018年10月

譯者

版次 1版1次

開本 16

裝幀 平裝

出版基金

頁數 293

字數 348

中圖分類 V211.74

叢書名

定價 198.00

內容簡介

本書較系統地介紹風洞軸流式風扇的氣動設計方法及套用，內容包括風洞用軸流式風扇的特點、基本設計理論、工程設計方法、性能分析和試驗測試。重點介紹了目前工程上套用成熟的自由渦和任意渦兩種設計方法，並給出了套用實例。此外，作者還依據自身的工程實踐對風洞中風扇設計密切相關的問題進行了探討和說明，包括設計點選取、非設計點性能評估、風扇噪聲分析控制及風扇設計新技術、新動態。本書可作為從事管道軸流式風扇空氣動力學設計方向的相關技術人員、教師和研究生參考用書。

圖書目錄

第1章風洞軸流式風扇概述1

1.1風洞及其動力系統1

1.1.1風洞簡介1

1.1.2風洞的組成及分類6

1.1.3風洞動力系統12

1.2軸流式風扇在風洞中的套用16

1.2.1工業風機的分類及其用途簡介16

1.2.2風機基本結構和主要參數19

1.2.3軸流式風扇概述24

1.2.4軸流式風扇在風洞中的位置27

1.2.5風洞軸流式風扇的特點28

1.2.6風洞軸流式風扇系統組成29

1.2.7風洞軸流式風扇的幾何特性35

1.2.8風洞軸流式風扇的主要性能參數38

1.2.9軸流式風扇的性能調節方式38

1.3軸流式風扇工程設計方法簡介39

第2章軸流式風扇設計基本理論42

2.1流體力學基本理論42

2.1.1氣體的物理屬性42

2.1.2層流和湍流52

2.1.3邊界層54

2.1.4流動損失55

2.1.5一維流動55

2.1.6連續方程57

2.1.7動量方程61

2.1.8氣體等熵過程62

2.1.9氣體動力學函式63

2.1.10流體的模型化63

2.2基元級63

2.2.1基元級及速度三角形63

2.2.2基元級內的氣體流動65

2.2.3基元級增壓原理及葉柵環量關係67

2.2.4基元級的反動度70

2.3葉柵及其流動特性72

2.3.1葉柵主要幾何和氣流參數73

2.3.2葉柵氣動力基本方程式75

2.3.3葉柵中的流動損失76

2.3.4葉片徑向流動特性及參數變化80

2.4葉型選擇和性能分析83

2.4.1葉型幾何和氣流參數83

2.4.2壓心、焦點及俯仰力矩84

2.4.3葉型的升力和阻力85

2.4.4葉剖面升力與氣流偏轉88

2.4.5葉剖面彎度與氣流偏轉的匹配89

2.4.6葉片干涉90

2.4.7葉片尾跡91

2.4.8雷諾數對葉型數據的影響93

2.5風扇設計的主要影響因素95

2.6風扇運行功率預估97

2.6.1風洞迴路損失計算97

2.6.2能量比和風扇運行功率103

2.7風洞軸流式風扇設計流程104

第3章軸流式風扇氣動設計106

3.1總體參數確定106

3.1.1風扇直徑106

3.1.2槳轂比107

3.1.3風扇轉速108

3.2轉子葉片設計方法-自由渦109

3.2.1設計假設109

3.2.2槳葉上下游的壓力關係110

3.2.3風扇前後的能量關係111

3.2.4槳葉當地的速度大小及方向113

3.2.5葉剖面的軸向力與切向力114

3.3轉子葉片設計——任意渦設計方法115

3.3.1設計假設115

3.3.2槳葉上下游的壓力關係115

3.3.3旋轉係數與入口速度117

3.3.4槳葉軸向速度分布118

3.3.5止旋片軸向速度分布119

3.4導葉設計119

3.4.1預旋片設計119

3.4.2止旋片設計122

3.5其他部件設計124

3.5.1外殼體設計124

3.5.2整流罩頭罩設計124

3.5.3整流罩尾罩設計124

3.5.4整流罩和擴壓段126

3.5.5支撐片設計127

3.6風扇段壓力損失及效率計算127

3.6.1槳葉效率127

3.6.2導葉損失130

3.6.3下游損失131

3.6.4風扇系統總效率133

3.7風扇氣動載荷133

3.7.1軸向力133

3.7.2扭矩135

3.7.3切向力135

3.7.4頭罩及尾罩受力135

3.8風扇氣動設計流程136

3.8.1風洞軸流式風扇設計要求136

3.8.2風洞軸流式風扇設計流程136

第4章風扇氣動性能分析及最佳化139

4.1相似理論在軸流式風扇設計中的套用139

4.1.1相似定理139

4.1.2相似參數140

4.1.3性能相似換算143

4.1.4模化設計方法144

4.2風扇轉子和定子性能分析144

4.2.1平均速度和壓力145

4.2.2變轉速性能分析146

4.2.3變槳距性能分析147

4.2.4失速及喘振性能分析148

4.2.5轉子葉剖面分析150

4.2.6轉子損失分析152

4.2.7葉片間的干涉153

4.2.8預旋片分析155

4.2.9止旋片分析156

4.2.10雷諾數對風扇性能影響156

4.2.11真實氣體效應對風扇性能影響157

4.3設計最佳化159

4.3.1風扇部件損失159

4.3.2風扇效率160

4.3.3無量綱壓升162

4.3.4設計最佳化163

第5章風扇噪聲分析及控制技術168

5.1軸流風扇噪聲的基本概念168

5.1.1一般聲源的數學表達式169

5.1.2空氣動力性噪聲的形成及聲源類型170

5.1.3軸流風扇噪聲173

5.2軸流風扇噪聲的評價與標準174

5.3軸流風扇噪聲的估算175

5.3.1估算方法一175

5.3.2估算方法二176

5.3.3評估方法三183

5.4風扇氣動噪聲主動降噪方法183

5.4.1風扇形式及管路設計183

5.4.2通道幾何參數設計184

5.4.3動靜葉數目對噪聲的影響187

5.4.4動、靜葉間距對噪聲的影響190

5.4.5不相等葉片間距對噪聲的影響191

5.4.6葉片穿孔對噪聲的影響192

5.5吸聲降噪設計198

5.5.1吸聲的主要物理量198

5.5.2吸聲材料200

5.5.3吸聲結構205

5.5.4風扇降噪設計212

5.6風扇噪聲測量213

5.6.1聲學測量系統的組成213

5.6.2常用測量儀器217

5.6.3風扇進出口噪聲的測量219

第6章風扇內流場數值模擬220

6.1數值方法220

6.1.1控制方程220

6.1.2求解方法222

6.1.3計算域與格線生成222

6.1.4計算參數及邊界條件223

6.2風扇性能預測225

6.2.1風扇內的流動模擬226

6.2.2風扇內部的流場分析229

6.2.3動、靜葉片間距對風扇性能的影響230

6.2.4靜葉片後掠對風扇性能的影響231

6.2.5靜葉片傾斜對風扇性能的影響231

6.3風扇氣流噪聲的數值模擬232

6.3.1氣動噪聲模擬方法233

6.3.2動、靜葉片間距的影響233

6.3.3靜葉片後掠的影響234

6.3.4靜葉片傾斜的影響235

第7章風扇性能試驗及測試236

7.1力學性能試驗236

7.1.1轉子機械運轉檢查236

7.1.2機械不平衡試驗237

7.2性能試驗測試方法及測量裝置239

7.2.1溫度測試239

7.2.2壓力測試240

7.2.3流量測試242

7.2.4氣流噪聲243

7.2.5轉速測試244

7.2.6功率測試245

7.3主要氣動測試數據處理方法246

7.3.1風扇效率246

7.3.2噪聲數據249

第8章軸流風扇設計實例251

8.1設計實例一251

8.1.1設計要求251

8.1.2設計主要過程和結果251

8.1.3性能測試結果254

8.2設計實例二256

8.2.1設計要求256

8.2.2設計主要過程256

8.2.3性能測試結果260

第9章軸流式風扇設計新技術262

9.1不等距葉片設計技術262

9.2葉片彎掠技術264

9.3葉片反設計方法267

9.4自動最佳化設計方法268

9.4.1葉片參數化268

9.4.2數值最最佳化方法269

第10章風扇葉片設計葉型數據271

10.1轉子葉片常用葉型氣動性能271

10.1.1RAF葉型271

10.1.2CLARK-Y葉型273

10.1.3Gottingen葉型276

10.1.4LS葉型276

10.1.5雙凸葉型278

10.2定子葉片常用葉型285

10.2.1C4葉型285

10.2.2圓弧彎板287

參考文獻289