航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇壓氣機(jī)設(shè)計(jì)

目錄
渦輪機(jī)械與推進(jìn)系統(tǒng)出版項(xiàng)目 序
“兩機(jī)”專項(xiàng)：航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)出版工程 序
前言
第1章　航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇壓氣機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展
1.1　風(fēng)扇壓氣機(jī)的發(fā)展歷程和趨勢(shì)　004
1.1.1　軍用壓縮系統(tǒng)　005
1.1.2　民用壓縮系統(tǒng)　007
1.2　風(fēng)扇壓氣機(jī)設(shè)計(jì)體系的發(fā)展　012
1.3　風(fēng)扇壓氣機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展　016
1.3.1　提高級(jí)壓比設(shè)計(jì)技術(shù)　016
1.3.2　葉片設(shè)計(jì)技術(shù)　019
1.3.3　全三維定常/非定常流場CFD分析技術(shù)　025
1.3.4　多級(jí)壓氣機(jī)全工況性能匹配技術(shù)　028
1.3.5　穩(wěn)定性設(shè)計(jì)技術(shù)　029
1.3.6　先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)　031
1.4　小結(jié)和展望　034
參考文獻(xiàn)　035
第2章　風(fēng)扇壓氣機(jī)設(shè)計(jì)流程
2.1　研制階段劃分　039
2.2　風(fēng)扇壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)過程劃分　042
2.2.1　可行性論證　042
2.2.2　方案設(shè)計(jì)　043
2.2.3　技術(shù)設(shè)計(jì)　043
2.2.4　詳細(xì)設(shè)計(jì)　044
2.2.5　生產(chǎn)裝配　044
2.2.6　試驗(yàn)調(diào)試驗(yàn)證　044
2.3　風(fēng)扇壓氣機(jī)設(shè)計(jì)流程　044
2.3.1　設(shè)計(jì)輸入　046
2.3.2　—維設(shè)計(jì)及特性計(jì)算　046
2.3.3　S2流面設(shè)計(jì)　046
2.3.4　葉片造型設(shè)計(jì)　047
2.3.5　S1流面分析　047
2.3.6　葉片強(qiáng)度初步分析　048
2.3.7　三維流場分析　048
2.3.8　葉片顫振評(píng)估　049
2.3.9　強(qiáng)度壽命點(diǎn)計(jì)算　049
2.3.10　機(jī)匣處理設(shè)計(jì)　050
2.3.11　中介機(jī)匣設(shè)計(jì)　050
2.3.12　氣動(dòng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)　051
2.3.13　結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)　051
2.3.14　強(qiáng)度評(píng)估　051
2.3.15　關(guān)重件選材　052
2.3.16　打樣圖設(shè)計(jì)　052
2.3.17　強(qiáng)度計(jì)算分析　052
2.3.18　工程圖設(shè)計(jì)　053
2.3.19　評(píng)審與審批　053
2.3.20　設(shè)計(jì)輸出　053
2.3.21　生產(chǎn)和裝配　053
2.3.22　試驗(yàn)驗(yàn)證　053
參考文獻(xiàn)　054
第3章　航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)風(fēng)扇壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)要求
3.1　氣動(dòng)性能設(shè)計(jì)要求　055
3.1.1　概述　055
3.1.2　性能設(shè)計(jì)要求　057
3.1.3　氣動(dòng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要求　062
3.1.4　流路尺寸要求　064
3.1.5　流場設(shè)計(jì)要求　065
3.1.6　引氣要求　066
3.1.7　VBV故氣　066
3.1.8　工作環(huán)境和使用范圍要求　067
3.2　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求　069
3.2.1　一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求　069
3.2.2　轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求　070
3.2.3　靜子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求　070
3.2.4　轉(zhuǎn)靜子間隙設(shè)計(jì)要求　071
3.2.5　連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求　071
3.2.6　完整性基本要求　072
3.2.7　通用質(zhì)量特性要求　073
3.2.8　重量要求　074
3.2.9　材料和工藝要求　074
第4章　一維氣動(dòng)設(shè)計(jì)及主要參數(shù)選擇
4.1　一維設(shè)計(jì)及特性分析方法　076
4.1.1　一維設(shè)計(jì)及特性分析方法概述　076
4.1.2　一維設(shè)計(jì)方法　077
4.1.3　一維特性分析方法　084
4.2　—維設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及實(shí)例分析　094
4.2.1　一維設(shè)計(jì)參數(shù)選擇　094
4.2.2　一維設(shè)計(jì)實(shí)例分析　098
4.3　一維特性分析參數(shù)選擇及實(shí)例分析　105
4.3.1　一維特性分析參數(shù)選擇　105
4.3.2　一維特性分析實(shí)例　105
4.4　壓氣機(jī)一維設(shè)計(jì)及分析發(fā)展趨勢(shì)展望　109
4.4.1　基元葉片法的使用　110
4.4.2　對(duì)于新型葉片造型方法的考慮　110
4.4.3　對(duì)于葉片彎掠設(shè)計(jì)技術(shù)的考慮　110
4.4.4　穩(wěn)定邊界判據(jù)的改進(jìn)　110
4.4.5　設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累　111
4.4.6　人工智能技術(shù)的運(yùn)用　111
參考文獻(xiàn)　111
第5章　S2流面氣動(dòng)設(shè)計(jì)與分析
5.1　S2流面氣動(dòng)設(shè)計(jì)與分析方法　112
5.1.1　降維方法　113
5.1.2　降維數(shù)值模擬方法　117
5.2　S2流面設(shè)計(jì)　119
5.2.1　S2流面設(shè)計(jì)的流程　119
5.2.2　S2流面設(shè)計(jì)參數(shù)選擇　120
5.2.3　S2流面設(shè)計(jì)實(shí)例分析　131
5.3　S2流面分析及評(píng)估　135
5.3.1　S2分析計(jì)算模型及方法　137
5.3.2　二維平面葉柵流動(dòng)模型在S2分析計(jì)算中的應(yīng)用　140
5.3.3　S2流面分析計(jì)算中壓氣機(jī)堵塞的喘振邊界的判斷　147
5.3.4　S2流面分析計(jì)算基本流程　148
5.3.5　S2流面分析計(jì)算算例　150
參考文獻(xiàn)　153
第6章　葉片造型及S1流場分析
6.1　葉片造型方法發(fā)展概述　157
6.2　常用葉片設(shè)計(jì)方法　158
6.2.1　基于錐面展開面和回轉(zhuǎn)面的葉片設(shè)計(jì)方法　159
6.2.2　基元葉型造型方法　162
6.2.3　葉片積疊設(shè)計(jì)　176
6.3　葉片設(shè)計(jì)參數(shù)選取　178
6.3.1　葉片設(shè)計(jì)流程及流面輸入?yún)?shù)　178
6.3.2　葉片設(shè)計(jì)典型葉型參數(shù)定義與選取　180
6.3.3　葉片特征參數(shù)分析　183
6.3.4　典型葉片設(shè)計(jì)示例　185
6.4　S1流場分析　193
6.4.1　S1流面設(shè)計(jì)方法介紹　193
6.4.2　流場計(jì)算及分析　193
6.4.3　典型葉柵流場計(jì)算案例分析　197
6.5　非常規(guī)葉片設(shè)計(jì)　201
6.5.1　串列葉片　201
6.5.2　大小葉片　204
參考文獻(xiàn)　206
第7章　三維流場分析
7.1　三維流場CFD方法　208
7.1.1　三維流場分析的常用CFD方法　208
7.1.2　常用邊界條件定義方法　215
7.1.3　常用初場給定方法　220
7.1.4　三維非定常流動(dòng)建模技術(shù)　220
7.2　影響CFD準(zhǔn)確性的因素　226
7.2.1　網(wǎng)格分辨率及幾何細(xì)節(jié)的影響　227
7.2.2　湍流模型的影響　235
7.2.3　邊界條件及流動(dòng)細(xì)節(jié)的影響　237
7.2.4　非定常模擬時(shí)間步長的影響　240
7.2.5　CFD準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)及應(yīng)用原則　241
7.3　風(fēng)扇壓氣機(jī)三維CFD結(jié)果分析　242
7.3.1　氣動(dòng)特性數(shù)據(jù)后處理　243
7.3.2　流場CFD結(jié)果分析　245
參考文獻(xiàn)　249
第8章　風(fēng)扇壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.1　布局設(shè)計(jì)　252
8.1.1　中小涵道比風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)布局　252
8.1.2　大涵道比風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)布局　260
8.1.3　高壓壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)布局　263
8.2　轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)　266
8.2.1　設(shè)計(jì)輸入與要求　266
8.2.2　轉(zhuǎn)子連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　267
8.2.3　轉(zhuǎn)子葉片連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　268
8.2.4　轉(zhuǎn)子引氣設(shè)計(jì)　269
8.2.5　轉(zhuǎn)子平衡　270
8.2.6　典型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　271
8.3　靜子設(shè)計(jì)　277
8.3.1　設(shè)計(jì)輸入與要求　277
8.3.2　機(jī)匣設(shè)計(jì)　277
8.3.3　靜子葉片設(shè)計(jì)　283
8.3.4　靜葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)　291
8.3.5　靜子封嚴(yán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　294
8.4　選材設(shè)計(jì)　296
8.4.1　選材原則　296
8.4.2　主要材料選擇　296
8.4.3　新材料發(fā)展　300
8.5　六性設(shè)計(jì)與分析方法　306
8.5.1　安全性設(shè)計(jì)與分析方法　306
8.5.2　可靠性設(shè)計(jì)與分析方法　309
8.5.3　維修性設(shè)計(jì)與分析方法　312
8.5.4　測(cè)試性設(shè)計(jì)與分析方法　314
8.5.5　保障性設(shè)計(jì)與分析方法　317
8.5.6　環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)與分析方法　318
8.6　常見故障模式　318
8.6.1　葉片常見的故障模式　319
8.6.2　輪盤/軸常見的故障模式　323
8.6.3　機(jī)匣常見的故障模式　325
8.6.4　其他故障模式　327
參考文獻(xiàn)　329
第9章　氣動(dòng)穩(wěn)定性分析方法和擴(kuò)穩(wěn)技術(shù)
9.1　氣動(dòng)穩(wěn)定性分析方法　330
9.1.1　穩(wěn)定性理論在壓縮系統(tǒng)中的應(yīng)用　330
9.1.2　基于葉片力的氣動(dòng)穩(wěn)定性模型　332
9.1.3　基于三維解析模型的氣動(dòng)穩(wěn)定性模型　344
9.2　進(jìn)氣畸變條件下壓縮系統(tǒng)氣動(dòng)穩(wěn)定性分析方法　351
9.2.1　進(jìn)氣畸變指數(shù)　352
9.2.2　穩(wěn)定邊界壓比損失的關(guān)聯(lián)　353
9.2.3　平行壓氣機(jī)模型　356
9.2.4　激盤模型　364
9.2.5　徹體力模型　372
9.3　擴(kuò)穩(wěn)技術(shù)　385
9.3.1　中間級(jí)放氣　385
9.3.2　可調(diào)靜子葉片　386
9.3.3　機(jī)匣處理　388
9.3.4　葉片邊界層流動(dòng)控制　391
9.3.5　微射流主動(dòng)控制技術(shù)　393
9.4　顫振　394
參考文獻(xiàn)　405
第10章　風(fēng)扇壓氣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證
10.1　葉柵試驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)研究　410
10.1.1　葉柵實(shí)驗(yàn)簡介　410
10.1.2　葉柵實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容和測(cè)試要求　415
10.1.3　葉柵試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果分析及評(píng)判　422
10.2　低速模擬試驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)研究　425
10.2.1　低速模擬設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)簡介　425
10.2.2　低速模擬實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容和測(cè)試要求　429
10.2.3　低速模擬試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果分析及評(píng)判　435
10.3　風(fēng)扇壓氣機(jī)部件試驗(yàn)驗(yàn)證　451
10.3.1　風(fēng)扇壓氣機(jī)部件試驗(yàn)簡介　451
10.3.2　風(fēng)扇壓氣機(jī)部件試驗(yàn)主要內(nèi)容和測(cè)試要求　451
10.3.3　風(fēng)扇壓氣機(jī)部件試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果分析及評(píng)判　456
10.4　風(fēng)扇壓氣機(jī)部件強(qiáng)度試驗(yàn)驗(yàn)證　466
10.4.1　風(fēng)扇壓氣機(jī)強(qiáng)度試驗(yàn)簡介　466
10.4.2　風(fēng)扇壓氣機(jī)強(qiáng)度試驗(yàn)主要內(nèi)容和測(cè)試要求　469
10.4.3　風(fēng)扇壓氣機(jī)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)判　475
參考文獻(xiàn)　480