高負(fù)荷、高效率和寬穩(wěn)定裕度是高性能葉輪機(jī)氣動設(shè)計的三個重要指標(biāo)，而對高負(fù)荷、高效率的不斷追求必然會導(dǎo)致流動穩(wěn)定性問題。由于葉輪機(jī)內(nèi)部非定常流動的影響因素和作用機(jī)理異常復(fù)雜，流動失穩(wěn)理論預(yù)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(yán)重制約了高速葉輪機(jī)的研制進(jìn)程，同時也是當(dāng)前葉輪機(jī)氣動熱力學(xué)研究中重要的學(xué)術(shù)方向之一。孫曉峰、孫大坤著的《高速葉輪機(jī)流動穩(wěn)定性》與目前外研究采取的技術(shù)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(jī)流動穩(wěn)定性預(yù)測理論、實時失速預(yù)警方法和基于SPS機(jī)匣處理的自適應(yīng)控制技術(shù)。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(guān)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(lǐng)域高水平國際學(xué)術(shù)期刊上。
《高速葉輪機(jī)流動穩(wěn)定性》可供以航空發(fā)動機(jī)、地面燃?xì)廨啓C(jī)為代表的高速葉輪機(jī)研究人員、相關(guān)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(jī)設(shè)計工作中面臨的內(nèi)部流動穩(wěn)定性問題
1．1．1 航空發(fā)動機(jī)智能化對多級壓縮系統(tǒng)流動穩(wěn)定性的要求
1．1．2 高速葉輪機(jī)流動穩(wěn)定性帶來的問題
1．2 外現(xiàn)狀分析及研究進(jìn)展
1．2．1 高速葉輪機(jī)流動失穩(wěn)現(xiàn)象觀察與機(jī)理認(rèn)識
1．2．2 高速葉輪機(jī)流動穩(wěn)定性失速起始理論預(yù)測方法
1．2．3 高速葉輪機(jī)流動穩(wěn)定性擴(kuò)穩(wěn)設(shè)計方法
1．3 高速葉輪機(jī)流動穩(wěn)定性研究
參考文獻(xiàn)
第2章 壓氣機(jī)流動穩(wěn)定性經(jīng)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(tǒng)動態(tài)特性分析模型DYNTECC
2．4 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第3章 葉輪機(jī)流動穩(wěn)定性三維解析預(yù)測模型
3．1 葉輪機(jī)流動穩(wěn)定性三維解析預(yù)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(dǎo)和特征方程的導(dǎo)出
3．1．4 小結(jié)
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(tǒng)迭代方法
3．2．2 環(huán)繞積分法
3．2．3 環(huán)繞積分方法數(shù)值驗證分析
3．2．4 軟壁面邊界條件的穩(wěn)定性模型的數(shù)值解法
3．3 三維旋轉(zhuǎn)失速穩(wěn)定性理論模型算例分析
3．3．1 亞聲速壓氣機(jī)失速起始點(diǎn)理論預(yù)測
3．3．2 高亞聲速壓氣機(jī)失速起始點(diǎn)理論預(yù)測
3．3．3 跨聲速壓氣機(jī)失速起始點(diǎn)理論預(yù)測
3．3．4 多級壓氣機(jī)失速起始點(diǎn)理論預(yù)測
3．4 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第4章 葉輪機(jī)流動穩(wěn)定性通用理論
4．1 理論架構(gòu)
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(shù)值離散
4．5．2 奇異值分解法
4．5．3 數(shù)值解法的校核
4．6 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章 葉輪機(jī)流動穩(wěn)定性通用理論在軸流壓氣機(jī)中的應(yīng)用
5．1 軸流壓氣機(jī)失穩(wěn)點(diǎn)預(yù)測
5．1．1 亞聲速壓氣機(jī)
5．1．2 高亞聲速壓氣機(jī)
5．1．3 跨聲速壓氣機(jī)
5．2 壓縮性對失穩(wěn)點(diǎn)預(yù)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(jié)果對比
5．2．3 跨聲速流動穩(wěn)定性結(jié)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(shù)化研究
5．4 葉片造型對穩(wěn)定裕度的影響
5．4．1 彎掠設(shè)計概述
5．4．2 參數(shù)化研究
5．5 基于失速先兆波特征頻率的失速演化數(shù)值模擬
5．5．1 基于失速先兆波特征頻率的失速演化數(shù)值模擬方法
5．5．2 結(jié)果分析與討論
5．6 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第6章 葉輪機(jī)流動穩(wěn)定性通用理論在離心壓氣機(jī)中的應(yīng)用
6．1 NASA低速離心壓氣機(jī)簡介
6．2 定常CFD汁算
6．3 100％設(shè)汁轉(zhuǎn)速
6．3．1 子午面模型結(jié)果
6．3．2 徑向展開模型結(jié)果
6．4 75％設(shè)計一轉(zhuǎn)速
6．4．1 子午面模型結(jié)果
6．4．2 徑向展開模型結(jié)果
6．5 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第7章 SPS機(jī)匣處理擴(kuò)穩(wěn)理論設(shè)計方法
7．1 包含機(jī)匣處理的壓氣機(jī)流動穩(wěn)定性模型
7．1．1 SPS機(jī)匣處理概念的提出
7．1．2 包含SPS機(jī)匣處理的壁面邊界模型
7．1．3 帶有機(jī)匣處理的穩(wěn)定性模型
7．1．4 結(jié)果及討論
7．2 SPS機(jī)匣處理穩(wěn)效果定量評估方法
7．2．1 SPS機(jī)匣處理擴(kuò)穩(wěn)效果定量評估方法的建立
7．2．2 亞聲速壓氣機(jī)流動穩(wěn)定性擴(kuò)穩(wěn)效果定量評估算例
7．2．3 跨聲速壓氣機(jī)流動穩(wěn)定性擴(kuò)穩(wěn)效果定量評估算例
7．2．4 理論預(yù)測結(jié)果的分析與討論
7．3 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第8章 均勻來流條件下SPS機(jī)匣處理擴(kuò)穩(wěn)特征
8．1 sPS機(jī)匣處理在亞盧速壓氣機(jī)上的擴(kuò)穩(wěn)特征及效果
8．1．1 亞聲速壓氣機(jī)
8．1．2 SPS機(jī)匣處理結(jié)構(gòu)設(shè)計
8．1．3 SPS機(jī)匣處理在亞聲速壓氣機(jī)中的擴(kuò)穩(wěn)特征
8．1．4 SPS機(jī)匣處理對亞聲速壓氣機(jī)效率的影響
8．2 SPS機(jī)匣處理在跨聲速風(fēng)�。瘔簹鈾C(jī)中的擴(kuò)穩(wěn)特征及效果
8．2．1 實驗裝置
8．2．2 參數(shù)定義
8．2．3 SPS機(jī)匣處理的跨聲速壓氣機(jī)擴(kuò)穩(wěn)特征及效果
8．3 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第9章 進(jìn)氣畸變條件下SPS機(jī)匣處理擴(kuò)穩(wěn)特征
9．1 進(jìn)氣畸變和SPS機(jī)匣處理的相互作用機(jī)制
9．2 進(jìn)氣畸變實驗方案簡介
9．2．1 進(jìn)氣畸變流場實驗?zāi)M以及SPS機(jī)匣處理結(jié)構(gòu)設(shè)計
9．2．2 畸變非均勻壓力／速度畸變流場數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)
9．2．3 指標(biāo)參數(shù)定義
9．3 實驗結(jié)果及討論
9．3．1 實壁機(jī)匣工作特性
9．3．2 進(jìn)氣畸變條件下壓氣機(jī)進(jìn)口流場特性
9．3．3 進(jìn)氣畸變條件下SPS機(jī)匣處理擴(kuò)穩(wěn)實驗
9．4 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
0章 SPs機(jī)匣處理擴(kuò)穩(wěn)機(jī)理實驗研究
10．1 SPS機(jī)匣處理擴(kuò)穩(wěn)機(jī)理實驗分析方法
10．1．1 測試方案與數(shù)據(jù)處理
10．1．2 測試技術(shù)及分析手段校驗
10．2 SPS機(jī)匣處理擴(kuò)穩(wěn)機(jī)理的實驗觀察亞聲速壓氣機(jī)
10．2．1 失速瞬間過程動態(tài)信號對比
10．2．2 設(shè)計流量點(diǎn)動態(tài)信號對比
10．2．3 光壁臨界失速點(diǎn)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(jī)匣處理擴(kuò)穩(wěn)機(jī)理實驗研究跨聲速壓氣機(jī)
10．3．1 跨聲速壓氣機(jī)失速過程分析單支壓力傳感器信號
10．3．2 近失速點(diǎn)PSD分析對比
10．3．3 進(jìn)入失速過程低頻擾動信號的演化過程對比分析
10．4 進(jìn)氣畸變對失速先兆的影響
10．4．1 旋轉(zhuǎn)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(jìn)氣畸變條件下壓氣機(jī)近失速非定常特性
10．5．1 旋轉(zhuǎn)畸變對壓氣機(jī)近失速非定常特性的影響
10．5．2 周向畸變對壓氣機(jī)近失速行為的影響
10．5．3 徑向畸變對壓氣機(jī)近失速行為的影響
10．5．4 旋流畸變對壓氣機(jī)近失速行為的影響
10．6 葉片載荷展向分布
10．7 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
1章 基于渦動力學(xué)和升力定理的實時失速預(yù)警方法
11．1 實驗觀察壓力信號隨工作點(diǎn)的變化
11．2 物理原理旋轉(zhuǎn)葉片的氣動聲學(xué)特性
11．2．1 壓縮系統(tǒng)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(guān)系
11．3．1 試驗臺介紹
11．3．2 實驗描述
11．3．3 實驗結(jié)果分析
11．3．4 Rc的統(tǒng)計特性
11．3．5 旋轉(zhuǎn)失速與參數(shù)Rc的關(guān)系
11．3．6 實時失速預(yù)警方法
11．3．7 結(jié)果討論
11．4 實時失速預(yù)警在線實施
11．4．1 實驗臺介紹
11．4．2 參數(shù)學(xué)習(xí)
11．4．3 光壁壓氣機(jī)的實時失速預(yù)警
11．5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
2章 高速葉輪機(jī)流動穩(wěn)定性自適應(yīng)控制方法
12．1 新型機(jī)匣處理自適應(yīng)控制概念及特點(diǎn)
12．2 SPS機(jī)匣處理自適應(yīng)控制方案設(shè)計
12．2．1 SPS機(jī)匣處理結(jié)構(gòu)設(shè)計
12．2．2 SPS機(jī)匣處理自適應(yīng)控制方案
12．3 SPS機(jī)匣處理自適應(yīng)控制實驗演示
12．3．1 控制規(guī)律的自適應(yīng)
12．3．2 SPS機(jī)匣處理自適應(yīng)控制效果
12．4 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
書單推薦
