[譯者序]
由劍橋大學(xué)機(jī)械工程系Cumpsty教授撰寫的《壓氣機(jī)氣動(dòng)力學(xué)》一書的第一版由 Longman出版社于1989年出版,其后重印了數(shù)次,2004年由Krieger出版公司出版了第二版。在第二版中,作者保留了第一版的全部?jī)?nèi)容和章節(jié)安排,只是在書的前面增加了一個(gè)導(dǎo)言部分,對(duì)第一版的每一章進(jìn)行了簡(jiǎn)短的評(píng)述,介紹了相關(guān)領(lǐng)域發(fā)生的變化和取得的重大進(jìn)展。在書的末尾,逐章增添了許多重要的參考文獻(xiàn)。在書的前言部分,作者回答了兩個(gè)問題:在本書的第一版出版后十五年之久,是否還值得出版第二版?為什么在計(jì)算流體力學(xué)快速發(fā)展,三維數(shù)值計(jì)算在壓氣機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)和分析中得到廣泛應(yīng)用的現(xiàn)在,仍然完整地保留第一版的全部?jī)?nèi)容?作者對(duì)第一個(gè)問題的回答是,他征求了在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界相關(guān)領(lǐng)域工作的朋友的意見,他們都認(rèn)為,該書無論從學(xué)術(shù)教科書,還是工程參考書的角度來看,仍然具有再版的價(jià)值。就第二個(gè)問題,作者的觀點(diǎn)是,雖然計(jì)算機(jī)的使用已經(jīng)改變了壓氣機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)和分析的方式和流程,但是,本書第一版中介紹的基本概念,基本理論和基本方法仍然具有存在的價(jià)值,而且,本書的考慮是強(qiáng)調(diào)壓氣機(jī)流動(dòng)背后的物理機(jī)理,前輩們認(rèn)識(shí)問題和解決問題的思想和方法。在任何時(shí)候,在壓氣機(jī)設(shè)計(jì)中,如果沒有正確的指導(dǎo)思想和對(duì)物理機(jī)理的深入理解,大量使用計(jì)算機(jī)程序也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的錯(cuò)誤。因此,本書的主要內(nèi)容沒有隨著時(shí)間的流逝而變得陳舊和過時(shí)。
Cumpsty教授不僅在壓氣機(jī)氣動(dòng)領(lǐng)域,而且在航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域都是造詣深厚的世界著名專家,他長(zhǎng)期在劍橋大學(xué) Whittle實(shí)驗(yàn)室從事葉輪機(jī)氣動(dòng)力學(xué)方面的基礎(chǔ)研究,取得了大量原創(chuàng)性的理論成果。而且也與工程應(yīng)用保持著密切的聯(lián)系,在20世紀(jì)90年代末到21世紀(jì)初,曾經(jīng)擔(dān)任過英國(guó)羅羅公司的首席科學(xué)家,直接參與羅羅公司先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)研究和工 程發(fā)展。因此,該書的突出特點(diǎn)是結(jié)合壓氣機(jī),特別是航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)和分析的實(shí)際應(yīng)用,更多地使用來自實(shí)際的圖表數(shù)據(jù)和案例,深入淺出地介紹了基本概念,基本理論和分析方法;物理模型和流動(dòng)機(jī)理,工程設(shè)計(jì)方法和流程,以及相關(guān)領(lǐng)域的歷史演變和發(fā)展趨勢(shì)。該書思路清晰,語(yǔ)言簡(jiǎn)練,對(duì)問題的認(rèn)識(shí)具有獨(dú)特的視角和個(gè)人的見解,非常具有啟發(fā)性,在深厚理論功底上的認(rèn)識(shí)和理論具有原始創(chuàng)新價(jià)值。他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在葉輪機(jī)氣動(dòng)方面取得了一批具有里程碑意義的成果,使得近幾十年里,劍橋大學(xué) Whittle實(shí)驗(yàn)室一直是世界葉輪機(jī)氣動(dòng)力學(xué)研究的領(lǐng)先者,為英國(guó)羅羅公司承擔(dān)了大量的基礎(chǔ)研究工作,事實(shí)上也是世界航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究的高地。
近三十多年里,我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢(shì),壓氣機(jī)設(shè)計(jì)也呈現(xiàn)出井噴式發(fā)展態(tài)勢(shì),設(shè)計(jì)試驗(yàn)了大大小小幾十臺(tái)壓氣機(jī)試驗(yàn)件,初步形成了具有中國(guó)特色的航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)體系和實(shí)踐成果,現(xiàn)在似乎到了總結(jié)提高的階段,即由實(shí)踐到理論,由跟蹤學(xué)習(xí)到自主創(chuàng)新的新階段,希望學(xué)習(xí)大師級(jí)的專著,這從一個(gè)方面反映了這一深刻轉(zhuǎn)變內(nèi)在需要。我們衷心地希望我國(guó)年輕的壓氣機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)師們不要滿足于掌握先進(jìn)的數(shù)值計(jì)算方法,要潛心學(xué)習(xí)大師級(jí)的專著,既要深刻理解流動(dòng)背后的物理機(jī)理,更要學(xué)會(huì)理論創(chuàng)新的功底,為壓氣機(jī)氣動(dòng)力學(xué)貢獻(xiàn)中國(guó)人的智慧。我覺得,如果能夠出版該書,既是表達(dá)對(duì)Cumpsty教授的敬意,更是向世界表明,中國(guó)人正在為設(shè)計(jì)出世界最先進(jìn)的壓氣機(jī)奮力拼搏。
[目錄]
第1章 有用的基本概念 1
1.1 導(dǎo)言 1
1.2 葉片和流動(dòng) 1
1.3 壓氣機(jī)的輸入功 4
1.4 動(dòng)力相似 9
1.5 損失 18
1.6 效率 29
第2章 通用設(shè)計(jì)考慮 39
2.1 導(dǎo)言 39
2.2 軸流壓氣機(jī) 40
2.3 徑流壓氣機(jī) 52
2.4 多級(jí)壓氣機(jī)的匹配 66
第3章 輪轂 機(jī)匣截面上的通流和某些三維流動(dòng)的特征 79
3.1 導(dǎo)言 79
3.2 應(yīng)用于軸流壓氣機(jī)的近似方法:簡(jiǎn)單徑向平衡 82
3.3 早期的發(fā)展 86
3.4 子午流動(dòng)的實(shí)用計(jì)算方法 90
3.5 流線曲率法在軸流壓氣機(jī)中的應(yīng)用 97
3.6 多級(jí)軸流壓氣機(jī)中的摻混 102
3.7 軸流壓氣機(jī)非設(shè)計(jì)性能趨勢(shì) 107
3.8 流程圖———使用流線曲率法的軸流壓氣機(jī)分析模型 110
第4章 亞聲速進(jìn)口來流條件下軸流壓氣機(jī)葉片 葉片面上的流動(dòng) 112
4.1 導(dǎo)言 112
4.2 葉型的影響 119
4.3 葉片排的負(fù)荷極限 127
4.4 攻角的選擇 136
4.5 落后角的估算 144
4.6 損失的確定和計(jì)算 147
4.7 雷諾數(shù)對(duì)葉片性能的影響 151
4.8 進(jìn)口馬赫數(shù)對(duì)葉片性能的影響 155
4.9 結(jié)論 165
第5章 超聲速進(jìn)口來流條件下軸流壓氣機(jī)的葉片 葉片面上的流動(dòng) 167
5.1 導(dǎo)言 167
5.2 具有貼體激波的堵塞流動(dòng)——“唯一攻角” 171
5.3 脫體激波條件下的工作特點(diǎn) 176
5.4 超聲速轉(zhuǎn)子中的激波結(jié)構(gòu)和流動(dòng)特性 180
5.5 超聲速葉片的損失 184
5.6 超聲速葉片的設(shè)計(jì)過程 188
第6章 離心葉輪 190
6.1 導(dǎo)言 190
6.2 葉輪中的流型 192
6.3 葉輪內(nèi)流動(dòng)的計(jì)算方法和流動(dòng)計(jì)算 205
6.4 滑移和滑移因子的計(jì)算 212
6.5 葉輪中的損失 216
6.6 葉輪的設(shè)計(jì)選擇 221
第7章 離心壓氣機(jī)的擴(kuò)壓器 231
7.1 導(dǎo)言 231
7.2 來自葉輪的非均勻流動(dòng) 234
7.3 無葉擴(kuò)壓器 240
7.4 有葉擴(kuò)壓器 247
7.5 渦殼或渦管 262
第8章 壓氣機(jī)中的黏性效應(yīng) 270
8.1 導(dǎo)言 270
8.2 壓氣機(jī)中的三維黏性流動(dòng) 274
8.3 軸流葉片的邊界層 279
8.4 軸流壓氣機(jī)端壁區(qū)內(nèi)的流動(dòng) 289
8.5 離心壓氣機(jī)中的黏性影響 310
第9章 失速和喘振 313
9.1 導(dǎo)言 313
9.2 不穩(wěn)定性和失速首發(fā) 322
9.3 過失速特性 342
9.4 旋轉(zhuǎn)失速團(tuán)內(nèi)的流動(dòng) 348
9.5 穩(wěn)定性的提高:機(jī)匣處理 351
第10章 振動(dòng)和噪聲 359
10.1 導(dǎo)言 359
10.2 振動(dòng) 359
10.3 噪聲 375
第11章 設(shè)計(jì)??測(cè)量和計(jì)算 403
11.1 導(dǎo)言 403
11.2 理解和設(shè)計(jì) 403
11.3 實(shí)驗(yàn)技術(shù) 405
11.4 計(jì)算技術(shù) 409
附錄A 軸流壓氣機(jī)的葉型系列 419
參考文獻(xiàn) 425
2004 Krieger再版新增參考文獻(xiàn) 461
索引 473