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主要符号表1

第一章 导论7

1 叶轮机非定常流的重要性7

2 叶轮机非定常流来源10

3 非定常流类型及其时间尺度15

4 叶轮机非定常流研究的问题16

第二章 非定常流气动基础18

1 一元非定常流方程18

1.1 一元非定常流的运动方程18

1.2 一元非定常流的伯努利方程20

1.3 连续方程21

1.4 能量方程22

2 二元非定常流方程23

2.1 动量方程24

2.2 连续方程25

2.3 涡量传递方程25

2.4 流函数方程27

2.5 速势方程28

2.6 二元欧拉方程33

3 三元非定常流方程35

3.1 三元欧拉方程35

3.2 三元波动方程38

4 叶栅非定常流计算的奇点法基础知识39

4.1 复位势与复速度40

4.2 点源和点汇41

4.3 偶极子42

4.4 点涡43

4.5 基本流动叠加的实例44

4.6 虚像法、映射定理的圆周定理47

4.7 保角映射定理49

5 旋涡的一般性质52

5.1 涡量定义52

5.2 涡线和涡管53

5.3 凯尔文定理54

5.4 亥姆霍茨旋涡理论54

5.5 克罗柯方程54

6 叶型绕流问题56

6.1 库塔-儒考夫斯基定理56

6.2 库塔条件56

6.3 平板绕流问题59

6.4 薄机翼绕流问题61

7 非定常流中的相似参数64

7.1 非定常流中表示压缩性的相似参数64

7.2 非定常流中的流动相似参数66

7.3 非定常流中粘性的关联参数68

8 小结72

参考文献73

第三章 叶轮机固有的非定常流的分析74

1 非定常薄机翼理论74

1.1 尾涡影响的计算76

1.2 非定常升力的确定78

2 振荡机翼的升力87

2.1 平移振荡89

2.2 旋转振荡90

3.1 垂直阵风引起的升力脉动92

3 经受阵风的机翼升力92

3.2 弦向阵风引起的升力脉动96

3.3 任意方向阵风的升力脉动103

4 非定常机翼理论在叶轮机上的应用--叶排干扰问题104

4.1 叶排尾迹的一般波动形式及升力脉动106

4.2 分析叶排干扰问题的简化和近似假定108

4.3 稳态环量Гs产生的诱导速度109

4.4 静叶和动叶上的非定常升力114

4.5 计及相邻叶片环量和尾涡影响的动叶非定常升力的分析118

4.6 叶栅非定常升力的近似分析法127

4.7 非定常升力的实验确定134

5 叶轮机非定常流中滞止压力的变化135

5.1 动涡排引起的滞止压力的变化136

5.2 实际动叶排前后的滞止压力变化143

5.3 脉动的升力对滞止压力变化的影响145

6 可压流中叶排的位流场影响149

7 尾迹干扰153

7.1 叶片尾迹特性154

7.2 尾迹的传输170

7.3 多级压气机中尾迹诱导的非定常气动干扰175

8 小结181

参考文献185

1 历史的回顾188

第四章 均匀进气条件下压气机的工作不稳定性188

2 压气机工作不稳定的类型190

2.1 旋转失速190

2.2 喘振194

2.3 喘振间有失速的类型197

2.4 孤立子不中不稳定工作的实例分析198

2.5 判断压气机工作不稳定类型的准则202

3 压气机工作不稳定对燃气轮发动机的影响206

3.1 性能方面的影响206

3.2 机械方面影响208

4.1 累积的轴向速度比的影响210

4 多级轴流压气机中影响工作稳定性的因素210

4.2 下游流场的累积影响212

4.3 相邻级的影响212

4.4 多级压气机中动态响应的影响213

4.5 叶尖叶根工作条件不同的影响214

5 影响离心压气机工作不稳定的因素215

5.1 压气机压升特性线斜率216

5.2 导风轮攻角217

5.3 叶轮和扩散器叶片数以及无叶空间内的流动218

5.4 半无叶空间中的压力恢复和扩散叶片前缘攻角219

6.1 旋转失速的小扰动分析220

6 轴流压气机工作稳定性的小扰动分析220

5.5 扩散器通道和收集器220

6.2 喘振的小扰动分析232

7 分析压气机工作稳定性的非线性模型236

7.1 谐振管原理236

7.2 模拟轴流压气机喘振的非线性模型237

7.3 离心式压气机的喘振模型242

7.4 预测单级压气机旋转失速的非线性模型245

7.5 多级轴流压气机工作稳定性的分析261

8 小结266

参考文献267

第五章 非均匀进气条件下的叶轮机工作稳定性问题270

1 压气机对总压稳态畸变的气动响应271

1.1 周向畸变对压气机稳定性的影响272

1.2 径向畸变对压气机稳定性的影响284

1.3 畸变指数286

2 压气机对总压动态畸变的气动响应291

2.1 同相空间均匀的动态畸变291

2.2 空间异相的动态总压畸变294

3 压气机对温度畸变的气动响应301

3.1 稳态温度畸变301

3.2 温度快速瞬变307

4.1 平行压气机模型311

4 预测畸变条件下压气机稳定性响应的气动模型311

4.2 基于有效攻角的通用曲线法314

4.3 预测畸变流动稳定性的非线性模型317

4.4 预测动态畸变稳定性的非线性模型319

5 小结324

参考文献325

第六章 叶轮机的气弹稳定性问题327

1 前言327

2 机翼颤振的初步分析328

2.1 二维机翼的运动方程328

2.2 非定常力和力矩329

2.3 机翼颤振的西奥道生理论332

3 风扇和压气机的颤振类型334

3.1 亚音速失速颤振334

3.2 阻塞颤振336

3.3 超音速非失速颤振336

6 小结337

3.4 超音速失速颤振337

4 叶轮机叶片颤振与机翼颤振的区别338

4.1 旋转系统的基本振动概念338

4.2 结构及几何参数的不同对模态频率的影响341

4.3 重心与弹性轴前后相对位置的不同344

5 风扇/压气机叶片颤振预测模型345

5.1 超音速非失速颤振预测模型347

5.2 失速颤振的预测技术366

参考文献388

第七章 叶轮机气动噪声问题390

1 前言390

2 噪声的度量和量级391

3 声学基础393

3.1 声波方程393

3.2 声源方程395

3.3 沿管道的传播401

3.4 管道对外的声辐射408

3.5 叶轮机的非管道模型409

4 压气机和风扇噪声410

4.1 干涉单音噪声411

4.2 转子-静子干涉试验412

4.3 干涉单音噪声的分析416

4.4 转子-进气畸变干涉420

4.5 多重单音噪声422

4.6 宽频带噪声424

5 涡轮噪声430

6.1 噪声机理434

6 螺旋桨噪声434

6.2 螺旋桨噪声的计算436

7 叶轮机气动噪声的工程预测451

7.1 风扇声功率451

7.2 涡轮声功率452

8 噪声的传播效应452

8.1 大气吸收过程的分析456

8.2 地面效应458

9 声处理技术461

10 小结467

参考文献468