高負荷、高效率和寬穩(wěn)定裕度是高性能葉輪機氣動設計的三個重要指標，而對高負荷、高效率的不斷追求必然會導致流動穩(wěn)定性問題。由于葉輪機內部非定常流動的影響因素和作用機理異常復雜，流動失穩(wěn)理論預測和控制方法研究極具挑戰(zhàn)性。因此，流動穩(wěn)定性問題不僅嚴重制約了高速葉輪機的研制進程，同時也是當前葉輪機氣動熱力學研究中重要的學術方向之一。孫曉峰、孫大坤著的《高速葉輪機流動穩(wěn)定性》與目前外研究采取的技術途徑顯著不同，全面地介紹了自主發(fā)展的基于特征值方法的葉輪機流動穩(wěn)定性預測理論、實時失速預警方法和基于SPS機匣處理的自適應控制技術。通過理論分析和實驗驗證展示了上述研究方法的有效性，相關的研究成果具有顯著的原創(chuàng)性和探索性，均發(fā)表在本領域高水平國際學術期刊上。
《高速葉輪機流動穩(wěn)定性》可供以航空發(fā)動機、地面燃氣輪機為代表的高速葉輪機研究人員、相關專業(yè)研究生和博士生參考使用。
符號表
章 緒論
1．1 高速葉輪機設計工作中面臨的內部流動穩(wěn)定性問題
1．1．1 航空發(fā)動機智能化對多級壓縮系統流動穩(wěn)定性的要求
1．1．2 高速葉輪機流動穩(wěn)定性帶來的問題
1．2 外現狀分析及研究進展
1．2．1 高速葉輪機流動失穩(wěn)現象觀察與機理認識
1．2．2 高速葉輪機流動穩(wěn)定性失速起始理論預測方法
1．2．3 高速葉輪機流動穩(wěn)定性擴穩(wěn)設計方法
1．3 高速葉輪機流動穩(wěn)定性研究
參考文獻
第2章 壓氣機流動穩(wěn)定性經典模型
2．1 二維小擾動穩(wěn)定性模型
2．1．1 Emmons模型
2．1．2 Stenning模型
2．1．3 Stenning模型與Emmons模型的異同
2．2 Creitzer模型
2．3 壓縮系統動態(tài)特性分析模型DYNTECC
2．4 小結
參考文獻
第3章 葉輪機流動穩(wěn)定性三維解析預測模型
3．1 葉輪機流動穩(wěn)定性三維解析預測模型的建立
3．1．1 跨聲速穩(wěn)定性模型概述
3．1．2 擾動控制方程和求解方法
3．1．3 跨聲速模型匹配條件的推導和特征方程的導出
3．1．4 小結
3．2 環(huán)繞積分方法求解穩(wěn)定性方程特征值問題
3．2．1 傳統迭代方法
3．2．2 環(huán)繞積分法
3．2．3 環(huán)繞積分方法數值驗證分析
3．2．4 軟壁面邊界條件的穩(wěn)定性模型的數值解法
3．3 三維旋轉失速穩(wěn)定性理論模型算例分析
3．3．1 亞聲速壓氣機失速起始點理論預測
3．3．2 高亞聲速壓氣機失速起始點理論預測
3．3．3 跨聲速壓氣機失速起始點理論預測
3．3．4 多級壓氣機失速起始點理論預測
3．4 小結
參考文獻
第4章 葉輪機流動穩(wěn)定性通用理論
4．1 理論架構
4．1．1 基本思想
4．1．2 理論建立
4．2 簡化模型
4．2．1 簡化方式概述
4．2．2 子午面模型
4．2．3 流線模型
4．2．4 徑向展開模型
4．3 葉片力建模
4．3．1 葉片力建模概述
4．3．2 葉片力模型
4．4 邊界條件和匹配條件
4．4．1 邊界條件
4．4．2 匹配條件
4．5 求解方法
4．5．1 譜方法數值離散
4．5．2 奇異值分解法
4．5．3 數值解法的校核
4．6 小結
參考文獻
第5章 葉輪機流動穩(wěn)定性通用理論在軸流壓氣機中的應用
5．1 軸流壓氣機失穩(wěn)點預測
5．1．1 亞聲速壓氣機
5．1．2 高亞聲速壓氣機
5．1．3 跨聲速壓氣機
5．2 壓縮性對失穩(wěn)點預測的影響
5．2．1 壓縮性概述
5．2．2 高亞聲速流動穩(wěn)定性結果對比
5．2．3 跨聲速流動穩(wěn)定性結果對比
5．3 葉尖間隙對穩(wěn)定裕度的影響
5．3．1 葉尖間隙簡述
5．3．2 參數化研究
5．4 葉片造型對穩(wěn)定裕度的影響
5．4．1 彎掠設計概述
5．4．2 參數化研究
5．5 基于失速先兆波特征頻率的失速演化數值模擬
5．5．1 基于失速先兆波特征頻率的失速演化數值模擬方法
5．5．2 結果分析與討論
5．6 小結
參考文獻
第6章 葉輪機流動穩(wěn)定性通用理論在離心壓氣機中的應用
6．1 NASA低速離心壓氣機簡介
6．2 定常CFD汁算
6．3 100％設汁轉速
6．3．1 子午面模型結果
6．3．2 徑向展開模型結果
6．4 75％設計一轉速
6．4．1 子午面模型結果
6．4．2 徑向展開模型結果
6．5 小結
參考文獻
第7章 SPS機匣處理擴穩(wěn)理論設計方法
7．1 包含機匣處理的壓氣機流動穩(wěn)定性模型
7．1．1 SPS機匣處理概念的提出
7．1．2 包含SPS機匣處理的壁面邊界模型
7．1．3 帶有機匣處理的穩(wěn)定性模型
7．1．4 結果及討論
7．2 SPS機匣處理穩(wěn)效果定量評估方法
7．2．1 SPS機匣處理擴穩(wěn)效果定量評估方法的建立
7．2．2 亞聲速壓氣機流動穩(wěn)定性擴穩(wěn)效果定量評估算例
7．2．3 跨聲速壓氣機流動穩(wěn)定性擴穩(wěn)效果定量評估算例
7．2．4 理論預測結果的分析與討論
7．3 小結
參考文獻
第8章 均勻來流條件下SPS機匣處理擴穩(wěn)特征
8．1 sPS機匣處理在亞盧速壓氣機上的擴穩(wěn)特征及效果
8．1．1 亞聲速壓氣機
8．1．2 SPS機匣處理結構設計
8．1．3 SPS機匣處理在亞聲速壓氣機中的擴穩(wěn)特征
8．1．4 SPS機匣處理對亞聲速壓氣機效率的影響
8．2 SPS機匣處理在跨聲速風�。瘔簹鈾C中的擴穩(wěn)特征及效果
8．2．1 實驗裝置
8．2．2 參數定義
8．2．3 SPS機匣處理的跨聲速壓氣機擴穩(wěn)特征及效果
8．3 小結
參考文獻
第9章 進氣畸變條件下SPS機匣處理擴穩(wěn)特征
9．1 進氣畸變和SPS機匣處理的相互作用機制
9．2 進氣畸變實驗方案簡介
9．2．1 進氣畸變流場實驗模擬以及SPS機匣處理結構設計
9．2．2 畸變非均勻壓力／速度畸變流場數據采集與處理技術
9．2．3 指標參數定義
9．3 實驗結果及討論
9．3．1 實壁機匣工作特性
9．3．2 進氣畸變條件下壓氣機進口流場特性
9．3．3 進氣畸變條件下SPS機匣處理擴穩(wěn)實驗
9．4 小結
參考文獻
0章 SPs機匣處理擴穩(wěn)機理實驗研究
10．1 SPS機匣處理擴穩(wěn)機理實驗分析方法
10．1．1 測試方案與數據處理
10．1．2 測試技術及分析手段校驗
10．2 SPS機匣處理擴穩(wěn)機理的實驗觀察亞聲速壓氣機
10．2．1 失速瞬間過程動態(tài)信號對比
10．2．2 設計流量點動態(tài)信號對比
10．2．3 光壁臨界失速點的失速先兆信號考察
10．2．4 動態(tài)信號隨流量變化的觀察
10．3 SPS機匣處理擴穩(wěn)機理實驗研究跨聲速壓氣機
10．3．1 跨聲速壓氣機失速過程分析單支壓力傳感器信號
10．3．2 近失速點PSD分析對比
10．3．3 進入失速過程低頻擾動信號的演化過程對比分析
10．4 進氣畸變對失速先兆的影響
10．4．1 旋轉畸變對失速先兆演化過程的影響
10．4．2 周向畸變對動態(tài)失速信號的影響
10．5 進氣畸變條件下壓氣機近失速非定常特性
10．5．1 旋轉畸變對壓氣機近失速非定常特性的影響
10．5．2 周向畸變對壓氣機近失速行為的影響
10．5．3 徑向畸變對壓氣機近失速行為的影響
10．5．4 旋流畸變對壓氣機近失速行為的影響
10．6 葉片載荷展向分布
10．7 小結
參考文獻
1章 基于渦動力學和升力定理的實時失速預警方法
11．1 實驗觀察壓力信號隨工作點的變化
11．2 物理原理旋轉葉片的氣動聲學特性
11．2．1 壓縮系統管道中的壓力波
11．2．2 動態(tài)壓力傳感器測量的壓力信號
11．2．3 動態(tài)壓力傳感器測量位置
11．2．4 葉片力與環(huán)量
11．2．5 周期性的量化評價
11．3 實驗研究Rc與穩(wěn)定裕度的關系
11．3．1 試驗臺介紹
11．3．2 實驗描述
11．3．3 實驗結果分析
11．3．4 Rc的統計特性
11．3．5 旋轉失速與參數Rc的關系
11．3．6 實時失速預警方法
11．3．7 結果討論
11．4 實時失速預警在線實施
11．4．1 實驗臺介紹
11．4．2 參數學習
11．4．3 光壁壓氣機的實時失速預警
11．5 結論
參考文獻
2章 高速葉輪機流動穩(wěn)定性自適應控制方法
12．1 新型機匣處理自適應控制概念及特點
12．2 SPS機匣處理自適應控制方案設計
12．2．1 SPS機匣處理結構設計
12．2．2 SPS機匣處理自適應控制方案
12．3 SPS機匣處理自適應控制實驗演示
12．3．1 控制規(guī)律的自適應
12．3．2 SPS機匣處理自適應控制效果
12．4 小結
參考文獻
書單推薦
