目錄
叢書序
前言
第1章 發(fā)動機旋轉盤腔與燃氣入侵的誘因
1.1 航空發(fā)動機／燃氣輪機在能源領域的作用 001
1.2 影響燃氣輪機／航空發(fā)動機高溫部件的關鍵因素 002
1.3 發(fā)動機空氣系統(tǒng)的基本概念 004
1.4 空氣系統(tǒng)盤腔流動與換熱 006
1.4.1 簡單盤腔流動基本流型與換熱 007
1.4.2 渦輪盤緣燃氣入侵的誘因及最小封嚴流量 012
1.4.3 渦輪盤腔實驗研究進展 019
1.4.4 渦輪盤腔數(shù)值模擬研究進展 024
1.5 本書結構 028
參考文獻 028
第2章 旋轉盤腔流動特征與數(shù)值計算方法
2.1 引論 035
2.2 常見的旋轉流動 035
2.2.1 海洋及大氣環(huán)流 036
2.2.2 動力旋轉機械 037
2.2.3 動壓式分離器 038
2.3 旋轉流動的基本特征 039
2.3.1 旋轉坐標系中的慣性力項 039
2.3.2 柱坐標系與直角坐標系之間的轉換關系 040
2.3.3 旋轉流動的基本控制方程 040
2.4 旋轉圓盤及簡單盤腔的流動特性 041
2.4.1 旋轉圓盤和簡單盤腔的基本流動 043
2.4.2 旋轉圓盤流動參數(shù)擬合關系式 046
2.4.3 簡單盤腔流動參數(shù)擬合關系式 047
2.5 旋轉圓盤及簡單盤腔流動穩(wěn)定性研究進展 050
2.5.1 經典流動穩(wěn)定性理論 051
2.5.2 旋轉圓盤的流動穩(wěn)定性 053
2.5.3 簡單盤腔的流動穩(wěn)定性 056
2.6 計算流體力學工程數(shù)值計算方法 058
2.6.1 RANS模擬 058
2.6.2 LES模擬 059
2.6.3 DNS模擬 060
2.6.4 壁面湍流的近壁面處理方法 060
2.7 簡單盤腔數(shù)值模擬方法研究 064
2.7.1 模型描述 064
2.7.2 網格及邊界條件設置 065
2.7.3 模擬結果對比 066
2.8 渦輪盤腔數(shù)值模擬方法研究 069
2.8.1 渦輪盤腔實驗臺 069
2.8.2 計算模型網格及邊界條件設置 072
2.8.3 模擬結果對比 075
2.9 小結 077
參考文獻 077
第3章 經典模型旋轉盤腔模型流動機理研究
3.1 引論 082
3.2 轉轉系盤腔內流動及換熱機理 083
3.2.1 盤腔模型與無量綱參數(shù) 083
3.2.2 盤腔內的流動結構 086
3.2.3 盤腔內的換熱 089
3.3 轉靜系盤腔流動 096
3.3.1 旋轉系統(tǒng)中的流動形態(tài)和控制參數(shù) 097
3.3.2 轉靜系盤腔中邊界層的流動不穩(wěn)定性 100
3.3.3 轉靜系盤腔邊界層向湍流的過渡 105
3.4 簡單轉靜系盤腔流動機理數(shù)值計算 111
3.4.1 基于RANS／URANS的數(shù)值模擬方法 112
3.4.2 基于WMLES的數(shù)值模擬方法 117
3.4.3 簡單轉靜系盤腔平均流動特性 120
3.4.4 簡單轉靜系盤腔內的流動不穩(wěn)定性 128
3.4.5 簡單轉靜系盤腔湍動能分布特性 131
3.4.6 轉盤轉矩和靜盤摩阻的非對稱做功效應 134
3.5 小結 139
參考文獻 141
第4章 橫流盤腔流動機理研究
4.1 引論 147
4.2 數(shù)值模擬方法 147
4.2.1 計算模型及網格劃分 147
4.2.2 邊界條件設置 148
4.2.3 算例收斂判據(jù) 150
4.2.4 計算最小扇區(qū)選擇 152
4.3 橫流盤腔時均流動特性 155
4.3.1 流場整體分布特性 155
4.3.2 RANS、WMLES解析流場對比 157
4.4 盤腔與橫流通道的傳質特性 160
4.4.1 輪緣間隙Kelvin Helmholtz不穩(wěn)定性的影響 161
4.4.2 封嚴流量對傳質特性的影響 166
4.5 腔內大尺度流動結構 170
4.5.1 流動結構的分析方法 171
4.5.2 流動結構的動力學特性 172
4.6 小結 176
參考文獻 177
第5章 外部復雜橫流盤腔流動機理及燃氣入侵后果評估
5.1 引論 178
5.2 渦輪主流流動特性 178
5.2.1 渦輪主流非定常流動結構 179
5.2.2 渦輪主流非均勻流動特性 181
5.3 渦輪主流對燃氣入侵的影響 184
5.3.1 渦輪主流對入侵方式的影響 184
5.3.2 三維特性對輪緣流動的影響 188
5.3.3 封嚴流量對燃氣入侵特性的影響 190
5.4 渦輪盤腔低維度理論模型研究進展 193
5.4.1 雙孔模型 193
5.4.2 湍流輸運模型 196
5.5 入侵燃氣對盤腔內部流動特性的影響 200
5.5.1 入侵導致的盤腔端區(qū)非定常流動 200
5.5.2 入侵導致的盤腔徑向分區(qū) 204
5.6 燃氣入侵后果評估 206
5.6.1 入侵深度評估準則 207
5.6.2 靜盤邊界層封嚴效率關系式 209
5.7 小結 212
參考文獻 214
第6章 不同輪緣封嚴結構的封嚴特性和流動機理
6.1 引論 215
6.2 簡單軸向輪緣封嚴結構 215
6.2.1 非定常流動機理 217
6.2.2 重要參數(shù)對輪緣間隙處非定常流動特性的影響 227
6.2.3 重要參數(shù)對盤腔內流動特性的影響 233
6.3 單層輪緣封嚴結構 238
6.3.1 封嚴氣流量對輪緣間隙處燃氣入侵和封嚴特性的影響 239
6.3.2 封嚴氣流量對盤腔內流動特性和封嚴效率的影響 244
6.4 魚嘴式輪緣封嚴結構 246
6.4.1 封嚴氣流量和轉速對輪緣間隙燃氣入侵的影響 248
6.4.2 封嚴氣流量和轉速對盤腔內封嚴效率和流場結構的影響 254
6.5 小結 261
參考文獻 262
第7章 輪緣密封結構設計及燃氣入侵抑制策略的探索
7.1 引論 263
7.2 基于高徑位供氣孔的輪緣封嚴結構 263
7.3 高位輔助供氣孔應用在軸向封嚴結構上的研究 266
7.3.1 計算模型與邊界條件 266
7.3.2 研究變量與計算工況 268
7.3.3 結論與分析 269
7.4 高位主要供氣方式對單層封嚴結構的影響研究 284
7.4.1 計算模型與邊界條件 284
7.4.2 供氣孔的周向進氣角度對輪緣密封的影響 288
7.4.3 供氣孔的數(shù)目對輪緣密封的影響 298
7.5 小結 301
參考文獻 302