熱力透平密封技術/先進燃氣輪機設計製造基礎專著係列 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李軍，晏鑫，李誌剛 著，王鐵軍 編

圖書標籤:

• 熱力透平
• 密封技術
• 燃氣輪機
• 設計
• 製造
• 工程技術
• 機械工程
• 能源
• 工業技術
• 渦輪機械

齣版社： 西安交通大學齣版社

ISBN：9787560581934

版次：1

商品編碼：12174197

包裝：精裝

叢書名： 先進燃氣輪機設計製造基礎專著係列

開本：16開

齣版時間：2016-12-01

用紙：膠版紙

頁數：339

字數：473000

正文語種：中文

內容簡介

　　《熱力透平密封技術/先進燃氣輪機設計製造基礎專著係列》針對目前燃氣輪機、航空發動機和汽輪機等熱力透平機械動靜間隙的密封技術流熱固耦閤機理和數值模擬與實驗測量的熱點以及未來發展高性能密封技術的需求，介紹瞭非接觸式典型迷宮密封技術、蜂窩／孔型阻尼密封技術、袋型阻尼密封技術和接觸式刷式密封技術的泄漏特性、傳熱性能和氣流激振轉子動力特性的數學模型與數值方法、試驗測量技術和理論分析結論。相關研究為解決熱力透平機械動靜間隙密封技術的性能分析和研發低泄漏和高阻尼密封結構提供瞭新的技術路綫和設計思路，具有重要的學術研究意義和_亡程應用價值。
　　《熱力透平密封技術/先進燃氣輪機設計製造基礎專著係列》主要為從事熱力透平機械動靜間隙密封技術研發設計和性能分析研究的高等院校科研人員和行業工程技術人員提供新方法和新技術參考。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1．1 引言
1．2 透平機械密封技術
1．2．1 透平機械靜密封
1．2．2 透平機械常見鏇轉動密封
1．2．3 其它新型鏇轉動密封
1．3 密封的安裝位置和作用
1．4 研究目標與主要內容
參考文獻

第2章 透平機械迷宮密封技術
2．1 引言
2．2 迷宮密封泄漏特性
2．2．1 熱力學分析方法
2．2．2 三維數值分析方法
2．2．3 試驗測量方法和裝置
2．2．4 迷宮密封泄漏特性研究
2．3 迷宮密封轉子動力特性
2．3．1 試驗測量方法
2．3．2 單控製容積Bulk Flow理論和方法
2．3．3 三維非定常數值方法
2．4 迷宮密封的性能退化
2．4．1 齒磨損變形對泄漏流動特性的影響
2．4．2 齒磨損變形對傳熱特性的影響
2．5 本章小結
附錄
參考文獻

第3章 蜂窩/孔型阻尼密封技術
3．1 引言
3．2 蜂窩孔型阻尼密封泄漏流動特性研究進展
3．2．1 試驗研究
3．2．2 理論預測
3．2．3 數值研究
3．3 蜂窩阻尼密封泄漏特性研究
3．3．1 蜂窩組尼密封結構及運行工況的影響
3．3．2 壓比和間隙影響
3．3．3 進口預鏇影響
3．3．4 蜂窩孔徑影響
3．3．5 蜂窩孔深影響
3．3．6 颱階影響
3．3．7 靜子麵結構影響
3．3．8 轉速的影響
3．4 鼓風加熱效應研究
3．5 蜂窩孔型阻尼密封耦閤傳熱特性的研究
3．6 蜂窩孔型阻尼密封轉子動力特性
3．6．1 兩控製體Bulk Flow理論和方法
3．6．2 三維非定常數值理論和方法
3．6．3 轉子密封係統轉子動力特性
3．7 本章小結
參考文獻

第4章 透平機械袋型阻尼密封技術
4．1 引言
4．2 袋型阻尼密封的幾何結構
4．3 袋型阻尼密封的阻尼機理
4．3．1 密封氣流激振力Alford分析模型
4．3．2 袋型阻尼密封的阻尼機理
4．4 袋型阻尼密封泄漏特性
4．4．1 袋型阻尼密封泄漏特性的試驗研究
4．4．2 袋型阻尼密封泄漏特性的熱力學分析法
4．4．3 袋型阻尼密封泄漏特性的數值模擬
4．5 袋型阻尼密封轉子動力特性
4．5．1 袋型阻尼密封的密封動力特性數學模型
4．5．2 袋型阻尼密封轉子動力特性的試驗研究
4．5．3 袋型阻尼密封轉子動力特性的Budk Flow模型預測
4．5．4 袋型阻尼密封轉子動力特性的CFD數值預測
4．6 基於轉子多頻渦動模型的非定常CFD數值方法
4．6．1 轉子多頻渦動位移信號的數學模型
4．6．2 基於動網格技術的非定常CFD數值方法
4．6．3 轉子動力特性係數頻域提取方法
4．6．4 渦動模型和數值方法驗證
4．6．5 袋型阻尼密封轉子動力特性影響因素研究
4．7 本章小結
附錄
參考文獻

第5章 透平機械刷式密封技術
5．1 引言
5．2 刷式密封泄漏特性
5．2．1 數值預測方法
5．2．2 試驗測量裝置
5．2．3 泄漏量的影響因素
5．2．4 流場及壓力分布
5．3 多級刷式密封的泄漏特性
5．3．1 泄漏量
5．3．2 流場及壓力分布
5．4 刷式密封摩擦熱效應及傳熱特性
5．4．1 試驗測量方法
5．4．2 數值預測方法
5．4．3 錶麵傳熱係數及溫度分布
5．4．4 刷絲最高溫度和平均溫度
5．5 刷式密封的接觸力
5．5．1 單根刷絲與轉子接觸力
5．5．2 多排刷絲與轉子的接觸力及刷絲變形
5．6 刷式密封的遲滯效應
5．6．1 刷式密封遲滯效應的試驗研究
5．6．2 刷式密封遲滯效應的數值研究
5．7 刷式密封的設計與工藝要求
5．8 本章小結
參考文獻
索引

前言/序言

　　透平機械技術水平的不斷提高，與密封裝置的不斷改進和更新密切相關。無論是小到如硬幣大小的厘米級微透平，還是大到如半個足球場大小的百萬韆瓦等級核電汽輪機，密封的應用無處不在。在大多數情況下，密封裝置工作在存在磨損、沉積、氧化以及高熱應力的環境中，通過犧牲自身的完整性，以保證其它重要部件的安全運行和發揮最大的效用。所以，密封行業對摩擦學和材料學提齣的研究要求是如何保證密封界麵的耐久性和有效性；對轉子動力學領域提齣的要求是如何保證轉子的穩定性以消除流體誘發的振動；對傳熱學提齣的要求是如何防止高溫燃氣入侵內部冷卻氣流通道並降低熱端部件的熱應力；對於流體動力學提齣的要求是如何有效地控製泄漏量，提高葉輪機械的氣動效率……可見，透平機械密封技術的提高是一個多學科技術相互協調、共同進步的過程，密封技術的研究是一個十分復雜且有意義的課題。
　　作者及研究團隊在透平機械鏇轉動密封技術的流動、傳熱和轉子動力特性方麵的研究至今已有十餘年，所做的研究隻是近年來我國透平機械通流設計研究與發展工作的一小部分，並且主要研究對象是超臨界和超超臨界汽輪機、燃氣輪機和航空發動機的通流設計。為瞭更好地總結研究工作，推進研究成果的交流與應用，作者將團隊的研究成果與相關文獻介紹的研究進展結閤起來，較係統地撰寫成此專著，團隊所作的研究成果對我國高性能透平機械通流部分設計和製造、電廠汽輪機的機組改造和運行以及燃氣輪機和航空發動機的自主研究具有參考價值。由於作者水平的限製，書中缺點和錯誤在所難免，敬請讀者和同行批評指正。
　　作者衷心感謝國傢自然科學基金委相關項目（51406144、51376144、51106122、50976083、50506023）的資助；感謝東方汽輪機廠有限公司、上海汽輪機有限公司、哈爾濱汽輪機廠有限責任公司對有關閤作科研項目的資助；感謝國傢重點基礎研究發展計劃的資助；感謝西安交通大學能源與動力工程學院葉輪機械研究所的邱波博士、孔勝如碩士、陳春新碩士、黃陽子碩士、雷建碩士、張誌勇碩士、翟璿碩士、王敵慈碩士在鏇轉密封方麵所做的工作和對本書的貢獻。西安交通大學能源與動力工程學院俞茂錚教授審閱全書並提齣修改意見，在此錶示感謝。
　　本書由西安交通大學能源與動力工程學院葉輪機械研究所李軍、晏鑫、李誌剛共同編著，全書由李軍統稿。

《先進燃氣輪機設計製造基礎專著係列》—— 揭示現代動力心髒的奧秘 現代工業的飛速發展，離不開高效、可靠的動力源。在眾多動力設備中，燃氣輪機以其卓越的能量轉換效率、緊湊的結構設計以及對環境友好的特性，扮演著日益重要的角色，成為航空航天、發電、石油天然氣等關鍵領域的“動力心髒”。《先進燃氣輪機設計製造基礎專著係列》正是這樣一套旨在深入剖析這一核心技術、引領行業前沿的權威著作。本係列叢書並非對某一特定技術環節的零散介紹，而是以係統性、前瞻性的視角，全麵、深入地構建起先進燃氣輪機的設計製造理論體係與實踐指南。 第一捲：燃氣輪機氣動設計與流動控製——高效能量轉換的基石 本捲聚焦於燃氣輪機實現高效能量轉換的最核心環節——氣動設計。在現代燃氣輪機領域，氣動性能的優化直接關係到設備的整體效率、功率輸齣以及運行穩定性。本書深入探討瞭葉輪機械氣動設計的最新理論與方法，從流體動力學基本原理齣發，詳細闡述瞭壓氣機和渦輪內部復雜流動特性的分析與預測。 書中首先會詳細介紹不同類型壓氣機的氣動設計原則，包括軸流式、離心式以及混閤式壓氣機的葉型設計、級聯設計、流動損失分析與降低策略。重點會放在如何通過精細化的氣動設計，實現更高的壓比和更寬的穩定工作範圍，從而為後續燃燒室提供最優化的來流條件。 緊接著，本捲將深入研究渦輪的氣動設計。這部分內容會涵蓋高壓渦輪和低壓渦輪的葉型設計、熱載荷控製、氣流偏轉以及動葉與靜子之間的氣動耦閤效應。讀者將瞭解到如何通過先進的氣動設計技術，在極端高溫高壓環境下，最大化從高溫燃氣中提取能量，同時有效控製葉片溫度，延長使用壽命。 此外，本捲還將重點介紹流動控製技術在燃氣輪機氣動性能提升中的應用。這包括邊界層控製、激波控製、尾跡控製等前沿技術。例如，書中會詳細講解如何利用主動或被動流動控製手段，抑製氣流分離、降低激波強度、減少二次流動損失，從而顯著提高壓氣機和渦輪的效率。還將涉及如何通過先進的計算流體力學（CFD）技術，對復雜流動進行精確模擬與優化，為設計者提供強大的分析工具。 第二捲：燃燒室設計與排放控製——清潔高效燃燒的智慧 燃燒室是燃氣輪機的“心髒”，其設計直接決定瞭燃料的燃燒效率、功率輸齣以及對環境的影響。本捲緻力於深入探討先進燃燒室的設計理念、燃燒過程控製以及如何在保證高效率的同時，實現嚴格的排放標準。 書中將首先介紹不同類型燃燒室的設計特點與適用範圍，如管式、環管式和組閤式燃燒室。重點會分析各種燃燒室在燃燒穩定性、火焰傳播、溫度分布以及壁麵熱負荷方麵的差異。讀者將瞭解到如何根據不同的應用場景和燃料類型，選擇和優化最適閤的燃燒室結構。 燃燒過程的精確控製是本捲的核心內容之一。書中將詳細闡述貧油預混燃燒、擴散燃燒、部分預混燃燒等先進燃燒模式的機理與特點。讀者將學習到如何通過優化空氣燃油比、摻混策略、鏇流器設計等參數，實現穩定、高效、低排放的燃燒。對於貧油預混燃燒，書中會深入探討預混火焰的形成、熄火與迴火的機理，以及如何通過設計措施來擴展其穩定工作範圍。 本捲的另一重要組成部分是燃燒室的排放控製技術。麵對日益嚴格的環境法規，如何在燃氣輪機燃燒過程中減少有害排放物（如NOx、CO、未燃碳氫化閤物）是設計的重中之重。書中將詳細介紹各種減排技術，包括分級燃燒、水汽噴射、稀燃技術、選擇性催化還原（SCR）等。讀者將瞭解到這些技術的理論基礎、工程實現方式以及在不同運行工況下的減排效果。 此外，本捲還將觸及燃燒室內的熱管理與結構設計。高溫是燃氣輪機性能的關鍵，但過高的溫度也會對燃燒室材料和結構造成嚴重威脅。書中將分析熱障塗層（TBCs）、冷卻葉片技術在燃燒室內的應用，以及如何通過優化結構設計來承受高溫高壓的衝擊，延長燃燒室的使用壽命。 第三捲：材料科學與高溫結構——挑戰極限的工程智慧 燃氣輪機的運行環境極為嚴苛，高溫、高壓、高速氣流以及腐蝕性介質的考驗，對材料提齣瞭極高的要求。本捲深入探討瞭先進燃氣輪機所需的材料體係、高溫結構設計以及材料在極端工況下的性能錶現。 本書將首先介紹用於燃氣輪機高溫部件（如渦輪葉片、燃燒室襯套）的關鍵材料，包括鎳基高溫閤金、陶瓷基復閤材料（CMCs）以及它們的最新發展。書中會詳細分析這些材料的微觀結構、力學性能、抗氧化性和抗熱腐蝕性能。讀者將瞭解到不同材料在高溫強度、蠕變抗力、熱膨脹係數以及斷裂韌性等方麵的特性，以及如何根據實際工況選擇最優的材料。 對於高溫結構設計，本捲將聚焦於如何保證部件在極端溫度和應力下的結構完整性和可靠性。書中會詳細介紹渦輪葉片、渦輪盤、燃燒室等關鍵高溫部件的結構設計原則，包括應力分析、熱應力分析、疲勞壽命預測以及振動分析。重點將放在如何通過優化的結構設計，有效分散應力集中，降低熱載荷，提高結構的耐久性。 此外，本捲還將深入探討先進的材料製備與加工技術，以及它們在燃氣輪機製造中的應用。這包括定嚮凝固、單晶葉片鑄造、粉末冶金、增材製造（3D打印）等技術。讀者將瞭解到這些技術如何幫助製造齣具有更高性能、更復雜結構的部件，從而突破傳統製造工藝的瓶頸。 本捲的另一重要方麵是對材料在實際運行環境中行為的深入研究。書中將分析高溫氧化、熱腐蝕、疲勞與斷裂等失效機製，以及如何通過材料選擇、錶麵處理和結構設計來預防和延緩這些失效。 第四捲：葉輪機械動力學與振動分析——平穩運行的保障 燃氣輪機作為高速鏇轉設備，其動力學特性和振動行為的控製至關重要，直接關係到設備的運行安全、壽命和效率。本捲將係統地介紹葉輪機械的動力學理論、振動分析方法以及相關的減振降噪技術。 本書將首先闡述鏇轉機械動力學的基礎理論，包括轉子動力學、固有頻率、臨界轉速以及模態分析。讀者將學習到如何建立燃氣輪機轉子係統的動力學模型，並精確計算其固有特性。 接著，本捲將深入分析燃氣輪機在實際運行中可能遇到的各種振動問題。這包括葉片振動（如氣動力激勵、流固耦閤振動）、轉子振動（如不平衡、不對中、接觸碰撞）、以及整體結構的振動。書中會詳細講解不同類型振動的産生機理、傳播途徑以及對設備性能和壽命的影響。 振動分析技術是本捲的核心內容之一。書中將介紹多種先進的振動分析工具和方法，包括有限元法（FEM）在動力學分析中的應用、頻域分析、時域分析以及隨機振動分析。讀者將瞭解到如何利用這些工具來診斷設備故障、評估結構可靠性，並為優化設計提供依據。 此外，本捲還將重點介紹葉輪機械的減振降噪技術。這包括動平衡技術、阻尼設計、隔振措施以及主動控製技術。書中將分析各種減振方法的原理，以及它們在實際工程中的應用案例，例如如何通過優化葉片輪廓來降低氣動噪聲，如何通過減振器來隔離轉子振動傳遞。 第五捲：製造工藝與質量控製——精益求精的實踐 卓越的設計離不開精密的製造。本捲聚焦於先進燃氣輪機的製造工藝，從原材料到最終産品的每一個環節，都將進行詳盡的闡述，並強調嚴格的質量控製體係。 書中將首先介紹燃氣輪機製造過程中涉及的主要材料加工技術，包括精密鑄造（如熔模鑄造、定嚮凝固）、精密鍛造、精密機加工（如數控加工、電加工）以及先進的焊接技術。讀者將瞭解到如何根據不同部件的材料特性和結構要求，選擇最閤適的加工工藝。 本捲將特彆關注現代增材製造（3D打印）技術在燃氣輪機製造中的應用。將詳細介紹金屬3D打印的原理、工藝流程，以及它如何幫助製造齣復雜幾何形狀、輕量化且性能優越的部件，如復雜的冷卻通道葉片、新型燃燒室組件等。 在質量控製方麵，本書將強調貫穿整個製造過程的質量管理體係。書中將介紹多種先進的檢測技術，包括無損檢測（如X射綫探傷、超聲波探傷、渦流探傷）、三維坐標測量（CMM）、錶麵粗糙度測量以及材料性能測試。讀者將瞭解到如何通過嚴格的質量控製，確保每一個部件都達到設計要求，從而保證整機的可靠性和高性能。 此外，本捲還將探討裝配工藝、試驗驗證以及對製造過程中可能齣現的偏差和缺陷的應對策略。將強調精益生産的理念，通過優化工藝流程、提高自動化水平，實現高效、高質量的生産。 《先進燃氣輪機設計製造基礎專著係列》的每一捲都力求做到內容前沿、論述嚴謹、圖文並茂。本係列叢書不僅是燃氣輪機領域研究人員、工程師學習和研究的寶貴參考資料，也是高等院校相關專業師生的重要教材。通過對本係列的深入學習，讀者將能夠全麵掌握先進燃氣輪機的設計理念、製造技術以及未來發展趨勢，為推動現代動力技術的發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我對控製理論和係統工程有著廣泛的興趣，特彆是它們在復雜動態係統中的應用。最近，我接觸到瞭一本關於多智能體係統協同控製的專著，這本書深入探討瞭如何讓多個獨立的智能體通過交互和協調來實現共同的目標。書中詳細介紹瞭分布式控製、自適應控製以及博弈論等方法在多智能體係統中的應用，並對係統的穩定性和性能進行瞭理論分析。我尤其被書中關於無人機編隊飛行控製的案例所吸引，書中展示瞭如何通過設計一套協同控製算法，讓多個無人機在復雜環境中自主避障、協同執行任務，例如偵察、搜索或貨物配送。書中通過仿真結果和實驗驗證，清晰地展示瞭協同控製的有效性和魯棒性。此外，書中還探討瞭多智能體係統在機器人協同工作、智能電網優化以及交通流量管理等領域的應用前景，並對未來該領域的研究挑戰和發展方嚮進行瞭展望。這本書為我提供瞭理解和設計復雜協同係統的理論框架和實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

我對流體力學和傳熱學有著濃厚的興趣，尤其是它們在實際工程中的應用。最近，我讀到瞭一本關於復雜流體行為控製的論文集，這本書聚焦於湍流、多相流以及復雜幾何結構下的流動現象。書中通過數值模擬和實驗驗證相結閤的方式，深入研究瞭這些復雜流體的特性，以及如何通過各種手段對其進行精確控製。我特彆關注的是書中關於翼型繞流的分析，其中詳細闡述瞭邊界層分離、渦激振動等現象的産生機製，並提齣瞭一係列抑製或利用這些現象的控製策略，例如主動流動控製和錶麵微結構設計。書中通過三維可視化圖像展示瞭流場中的細節，讓我對抽象的流體力學概念有瞭更具體的認識。此外，書中還探討瞭燃燒室內的混閤和燃燒過程，以及如何通過優化氣流組織來提高燃燒效率和降低汙染物排放。這本書為我理解復雜流體現象提供瞭深刻的洞察，也讓我對工程實踐中的流體控製技術有瞭更全麵的認識。

評分☆☆☆☆☆

我一直對航空發動機領域有著濃厚的興趣，尤其是那些精密的內部結構和驅動它們運轉的物理原理。最近，我無意中翻閱瞭一本關於航空發動機材料科學的專著，這本書深入淺齣地介紹瞭各種高溫閤金、陶瓷基復閤材料以及它們在極端工況下的性能錶現。我特彆被書中對這些先進材料在渦輪葉片、燃燒室等關鍵部件上應用的詳細闡述所吸引。書中不僅羅列瞭各種材料的成分和製備工藝，還運用瞭大量的圖錶和數據來展示它們的熱穩定性、抗氧化性、抗蠕變性和抗疲勞性。例如，書中對某一種鎳基單晶高溫閤金的微觀組織演變和斷裂機理的分析，讓我對材料在長周期高負荷運轉下的失效機製有瞭更直觀的理解。此外，書中還探討瞭新的復閤材料在降低發動機重量、提高燃油效率方麵的潛力，並展望瞭未來材料科學在推動航空發動機技術進步中的作用。對於我這樣業餘愛好者來說，這本書提供瞭豐富的知識背景，也激發瞭我進一步探索航空航天材料領域的決心。

評分☆☆☆☆☆

我一直對能源轉換技術非常著迷，特彆是那些能夠高效利用清潔能源的設備。最近，我閱讀瞭一本關於先進熱能儲存材料的書籍，這本書詳細介紹瞭相變材料、吸附材料等新型儲熱技術。書中首先闡述瞭不同儲熱材料的工作原理和熱力學性質，並分析瞭它們在循環穩定性和能量密度方麵的優缺點。我尤其被書中對相變材料在建築節能領域的應用所吸引，書中展示瞭如何利用相變材料的吸放熱特性來調節室內溫度，減少對空調的依賴，從而實現節能減排。書中通過大量的實驗數據和性能評估，量身定製瞭不同應用場景下的材料選擇方案。此外，書中還探討瞭這些儲熱技術在太陽能熱利用、工業餘熱迴收以及電動汽車熱管理等方麵的應用潛力，並展望瞭未來儲熱材料的發展方嚮。這本書為我提供瞭一個瞭解清潔能源儲存技術的重要窗口，也讓我對如何更有效地利用和管理能源有瞭新的思考。

評分☆☆☆☆☆

作為一名機械設計專業的學生，我一直苦於尋找一本能夠係統講解精密機械加工工藝的書籍。最近，我偶然得到瞭一本關於微納加工技術的文獻閤集，這本書以其前沿性和實用性深深地吸引瞭我。書中詳細介紹瞭光刻、刻蝕、薄膜沉積等微納加工的核心技術，並對每種工藝的原理、設備、操作流程以及關鍵參數控製進行瞭深入的剖析。令我印象深刻的是，書中通過大量的實例，展示瞭如何利用這些先進技術製造齣具有特定功能的微納器件，例如微流控芯片、MEMS傳感器和微型光學元件。書中的圖解和流程圖清晰地展示瞭復雜工藝的每一步，讓我能夠理解從宏觀設計到微觀製造的轉化過程。此外，書中還討論瞭這些技術在生物醫學、電子信息、航空航天等領域的廣泛應用前景，以及未來微納加工技術的發展趨勢。這本書無疑為我打開瞭一扇瞭解精密製造新領域的大門，也為我未來的學習和研究提供瞭寶貴的參考。