热力透平密封技术/先进燃气轮机设计制造基础专著系列 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李军，晏鑫，李志刚 著，王铁军 编

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• 热力透平
• 密封技术
• 燃气轮机
• 设计
• 制造
• 工程技术
• 机械工程
• 能源
• 工业技术
• 涡轮机械

出版社： 西安交通大学出版社

ISBN：9787560581934

版次：1

商品编码：12174197

包装：精装

丛书名： 先进燃气轮机设计制造基础专著系列

开本：16开

出版时间：2016-12-01

用纸：胶版纸

页数：339

字数：473000

正文语种：中文

内容简介

　　《热力透平密封技术/先进燃气轮机设计制造基础专著系列》针对目前燃气轮机、航空发动机和汽轮机等热力透平机械动静间隙的密封技术流热固耦合机理和数值模拟与实验测量的热点以及未来发展高性能密封技术的需求，介绍了非接触式典型迷宫密封技术、蜂窝／孔型阻尼密封技术、袋型阻尼密封技术和接触式刷式密封技术的泄漏特性、传热性能和气流激振转子动力特性的数学模型与数值方法、试验测量技术和理论分析结论。相关研究为解决热力透平机械动静间隙密封技术的性能分析和研发低泄漏和高阻尼密封结构提供了新的技术路线和设计思路，具有重要的学术研究意义和_亡程应用价值。
　　《热力透平密封技术/先进燃气轮机设计制造基础专著系列》主要为从事热力透平机械动静间隙密封技术研发设计和性能分析研究的高等院校科研人员和行业工程技术人员提供新方法和新技术参考。

内页插图

目录

第1章 绪论
1．1 引言
1．2 透平机械密封技术
1．2．1 透平机械静密封
1．2．2 透平机械常见旋转动密封
1．2．3 其它新型旋转动密封
1．3 密封的安装位置和作用
1．4 研究目标与主要内容
参考文献

第2章 透平机械迷宫密封技术
2．1 引言
2．2 迷宫密封泄漏特性
2．2．1 热力学分析方法
2．2．2 三维数值分析方法
2．2．3 试验测量方法和装置
2．2．4 迷宫密封泄漏特性研究
2．3 迷宫密封转子动力特性
2．3．1 试验测量方法
2．3．2 单控制容积Bulk Flow理论和方法
2．3．3 三维非定常数值方法
2．4 迷宫密封的性能退化
2．4．1 齿磨损变形对泄漏流动特性的影响
2．4．2 齿磨损变形对传热特性的影响
2．5 本章小结
附录
参考文献

第3章 蜂窝/孔型阻尼密封技术
3．1 引言
3．2 蜂窝孔型阻尼密封泄漏流动特性研究进展
3．2．1 试验研究
3．2．2 理论预测
3．2．3 数值研究
3．3 蜂窝阻尼密封泄漏特性研究
3．3．1 蜂窝组尼密封结构及运行工况的影响
3．3．2 压比和间隙影响
3．3．3 进口预旋影响
3．3．4 蜂窝孔径影响
3．3．5 蜂窝孔深影响
3．3．6 台阶影响
3．3．7 静子面结构影响
3．3．8 转速的影响
3．4 鼓风加热效应研究
3．5 蜂窝孔型阻尼密封耦合传热特性的研究
3．6 蜂窝孔型阻尼密封转子动力特性
3．6．1 两控制体Bulk Flow理论和方法
3．6．2 三维非定常数值理论和方法
3．6．3 转子密封系统转子动力特性
3．7 本章小结
参考文献

第4章 透平机械袋型阻尼密封技术
4．1 引言
4．2 袋型阻尼密封的几何结构
4．3 袋型阻尼密封的阻尼机理
4．3．1 密封气流激振力Alford分析模型
4．3．2 袋型阻尼密封的阻尼机理
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试验研究
4．4．2 袋型阻尼密封泄漏特性的热力学分析法
4．4．3 袋型阻尼密封泄漏特性的数值模拟
4．5 袋型阻尼密封转子动力特性
4．5．1 袋型阻尼密封的密封动力特性数学模型
4．5．2 袋型阻尼密封转子动力特性的试验研究
4．5．3 袋型阻尼密封转子动力特性的Budk Flow模型预测
4．5．4 袋型阻尼密封转子动力特性的CFD数值预测
4．6 基于转子多频涡动模型的非定常CFD数值方法
4．6．1 转子多频涡动位移信号的数学模型
4．6．2 基于动网格技术的非定常CFD数值方法
4．6．3 转子动力特性系数频域提取方法
4．6．4 涡动模型和数值方法验证
4．6．5 袋型阻尼密封转子动力特性影响因素研究
4．7 本章小结
附录
参考文献

第5章 透平机械刷式密封技术
5．1 引言
5．2 刷式密封泄漏特性
5．2．1 数值预测方法
5．2．2 试验测量装置
5．2．3 泄漏量的影响因素
5．2．4 流场及压力分布
5．3 多级刷式密封的泄漏特性
5．3．1 泄漏量
5．3．2 流场及压力分布
5．4 刷式密封摩擦热效应及传热特性
5．4．1 试验测量方法
5．4．2 数值预测方法
5．4．3 表面传热系数及温度分布
5．4．4 刷丝最高温度和平均温度
5．5 刷式密封的接触力
5．5．1 单根刷丝与转子接触力
5．5．2 多排刷丝与转子的接触力及刷丝变形
5．6 刷式密封的迟滞效应
5．6．1 刷式密封迟滞效应的试验研究
5．6．2 刷式密封迟滞效应的数值研究
5．7 刷式密封的设计与工艺要求
5．8 本章小结
参考文献
索引

前言/序言

　　透平机械技术水平的不断提高，与密封装置的不断改进和更新密切相关。无论是小到如硬币大小的厘米级微透平，还是大到如半个足球场大小的百万千瓦等级核电汽轮机，密封的应用无处不在。在大多数情况下，密封装置工作在存在磨损、沉积、氧化以及高热应力的环境中，通过牺牲自身的完整性，以保证其它重要部件的安全运行和发挥最大的效用。所以，密封行业对摩擦学和材料学提出的研究要求是如何保证密封界面的耐久性和有效性；对转子动力学领域提出的要求是如何保证转子的稳定性以消除流体诱发的振动；对传热学提出的要求是如何防止高温燃气入侵内部冷却气流通道并降低热端部件的热应力；对于流体动力学提出的要求是如何有效地控制泄漏量，提高叶轮机械的气动效率……可见，透平机械密封技术的提高是一个多学科技术相互协调、共同进步的过程，密封技术的研究是一个十分复杂且有意义的课题。
　　作者及研究团队在透平机械旋转动密封技术的流动、传热和转子动力特性方面的研究至今已有十余年，所做的研究只是近年来我国透平机械通流设计研究与发展工作的一小部分，并且主要研究对象是超临界和超超临界汽轮机、燃气轮机和航空发动机的通流设计。为了更好地总结研究工作，推进研究成果的交流与应用，作者将团队的研究成果与相关文献介绍的研究进展结合起来，较系统地撰写成此专著，团队所作的研究成果对我国高性能透平机械通流部分设计和制造、电厂汽轮机的机组改造和运行以及燃气轮机和航空发动机的自主研究具有参考价值。由于作者水平的限制，书中缺点和错误在所难免，敬请读者和同行批评指正。
　　作者衷心感谢国家自然科学基金委相关项目（51406144、51376144、51106122、50976083、50506023）的资助；感谢东方汽轮机厂有限公司、上海汽轮机有限公司、哈尔滨汽轮机厂有限责任公司对有关合作科研项目的资助；感谢国家重点基础研究发展计划的资助；感谢西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所的邱波博士、孔胜如硕士、陈春新硕士、黄阳子硕士、雷建硕士、张志勇硕士、翟璇硕士、王敌慈硕士在旋转密封方面所做的工作和对本书的贡献。西安交通大学能源与动力工程学院俞茂铮教授审阅全书并提出修改意见，在此表示感谢。
　　本书由西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所李军、晏鑫、李志刚共同编著，全书由李军统稿。

《先进燃气轮机设计制造基础专著系列》—— 揭示现代动力心脏的奥秘 现代工业的飞速发展，离不开高效、可靠的动力源。在众多动力设备中，燃气轮机以其卓越的能量转换效率、紧凑的结构设计以及对环境友好的特性，扮演着日益重要的角色，成为航空航天、发电、石油天然气等关键领域的“动力心脏”。《先进燃气轮机设计制造基础专著系列》正是这样一套旨在深入剖析这一核心技术、引领行业前沿的权威著作。本系列丛书并非对某一特定技术环节的零散介绍，而是以系统性、前瞻性的视角，全面、深入地构建起先进燃气轮机的设计制造理论体系与实践指南。 第一卷：燃气轮机气动设计与流动控制——高效能量转换的基石 本卷聚焦于燃气轮机实现高效能量转换的最核心环节——气动设计。在现代燃气轮机领域，气动性能的优化直接关系到设备的整体效率、功率输出以及运行稳定性。本书深入探讨了叶轮机械气动设计的最新理论与方法，从流体动力学基本原理出发，详细阐述了压气机和涡轮内部复杂流动特性的分析与预测。 书中首先会详细介绍不同类型压气机的气动设计原则，包括轴流式、离心式以及混合式压气机的叶型设计、级联设计、流动损失分析与降低策略。重点会放在如何通过精细化的气动设计，实现更高的压比和更宽的稳定工作范围，从而为后续燃烧室提供最优化的来流条件。 紧接着，本卷将深入研究涡轮的气动设计。这部分内容会涵盖高压涡轮和低压涡轮的叶型设计、热载荷控制、气流偏转以及动叶与静子之间的气动耦合效应。读者将了解到如何通过先进的气动设计技术，在极端高温高压环境下，最大化从高温燃气中提取能量，同时有效控制叶片温度，延长使用寿命。 此外，本卷还将重点介绍流动控制技术在燃气轮机气动性能提升中的应用。这包括边界层控制、激波控制、尾迹控制等前沿技术。例如，书中会详细讲解如何利用主动或被动流动控制手段，抑制气流分离、降低激波强度、减少二次流动损失，从而显著提高压气机和涡轮的效率。还将涉及如何通过先进的计算流体力学（CFD）技术，对复杂流动进行精确模拟与优化，为设计者提供强大的分析工具。 第二卷：燃烧室设计与排放控制——清洁高效燃烧的智慧 燃烧室是燃气轮机的“心脏”，其设计直接决定了燃料的燃烧效率、功率输出以及对环境的影响。本卷致力于深入探讨先进燃烧室的设计理念、燃烧过程控制以及如何在保证高效率的同时，实现严格的排放标准。 书中将首先介绍不同类型燃烧室的设计特点与适用范围，如管式、环管式和组合式燃烧室。重点会分析各种燃烧室在燃烧稳定性、火焰传播、温度分布以及壁面热负荷方面的差异。读者将了解到如何根据不同的应用场景和燃料类型，选择和优化最适合的燃烧室结构。 燃烧过程的精确控制是本卷的核心内容之一。书中将详细阐述贫油预混燃烧、扩散燃烧、部分预混燃烧等先进燃烧模式的机理与特点。读者将学习到如何通过优化空气燃油比、掺混策略、旋流器设计等参数，实现稳定、高效、低排放的燃烧。对于贫油预混燃烧，书中会深入探讨预混火焰的形成、熄火与回火的机理，以及如何通过设计措施来扩展其稳定工作范围。 本卷的另一重要组成部分是燃烧室的排放控制技术。面对日益严格的环境法规，如何在燃气轮机燃烧过程中减少有害排放物（如NOx、CO、未燃碳氢化合物）是设计的重中之重。书中将详细介绍各种减排技术，包括分级燃烧、水汽喷射、稀燃技术、选择性催化还原（SCR）等。读者将了解到这些技术的理论基础、工程实现方式以及在不同运行工况下的减排效果。 此外，本卷还将触及燃烧室内的热管理与结构设计。高温是燃气轮机性能的关键，但过高的温度也会对燃烧室材料和结构造成严重威胁。书中将分析热障涂层（TBCs）、冷却叶片技术在燃烧室内的应用，以及如何通过优化结构设计来承受高温高压的冲击，延长燃烧室的使用寿命。 第三卷：材料科学与高温结构——挑战极限的工程智慧 燃气轮机的运行环境极为严苛，高温、高压、高速气流以及腐蚀性介质的考验，对材料提出了极高的要求。本卷深入探讨了先进燃气轮机所需的材料体系、高温结构设计以及材料在极端工况下的性能表现。 本书将首先介绍用于燃气轮机高温部件（如涡轮叶片、燃烧室衬套）的关键材料，包括镍基高温合金、陶瓷基复合材料（CMCs）以及它们的最新发展。书中会详细分析这些材料的微观结构、力学性能、抗氧化性和抗热腐蚀性能。读者将了解到不同材料在高温强度、蠕变抗力、热膨胀系数以及断裂韧性等方面的特性，以及如何根据实际工况选择最优的材料。 对于高温结构设计，本卷将聚焦于如何保证部件在极端温度和应力下的结构完整性和可靠性。书中会详细介绍涡轮叶片、涡轮盘、燃烧室等关键高温部件的结构设计原则，包括应力分析、热应力分析、疲劳寿命预测以及振动分析。重点将放在如何通过优化的结构设计，有效分散应力集中，降低热载荷，提高结构的耐久性。 此外，本卷还将深入探讨先进的材料制备与加工技术，以及它们在燃气轮机制造中的应用。这包括定向凝固、单晶叶片铸造、粉末冶金、增材制造（3D打印）等技术。读者将了解到这些技术如何帮助制造出具有更高性能、更复杂结构的部件，从而突破传统制造工艺的瓶颈。 本卷的另一重要方面是对材料在实际运行环境中行为的深入研究。书中将分析高温氧化、热腐蚀、疲劳与断裂等失效机制，以及如何通过材料选择、表面处理和结构设计来预防和延缓这些失效。 第四卷：叶轮机械动力学与振动分析——平稳运行的保障 燃气轮机作为高速旋转设备，其动力学特性和振动行为的控制至关重要，直接关系到设备的运行安全、寿命和效率。本卷将系统地介绍叶轮机械的动力学理论、振动分析方法以及相关的减振降噪技术。 本书将首先阐述旋转机械动力学的基础理论，包括转子动力学、固有频率、临界转速以及模态分析。读者将学习到如何建立燃气轮机转子系统的动力学模型，并精确计算其固有特性。 接着，本卷将深入分析燃气轮机在实际运行中可能遇到的各种振动问题。这包括叶片振动（如气动力激励、流固耦合振动）、转子振动（如不平衡、不对中、接触碰撞）、以及整体结构的振动。书中会详细讲解不同类型振动的产生机理、传播途径以及对设备性能和寿命的影响。 振动分析技术是本卷的核心内容之一。书中将介绍多种先进的振动分析工具和方法，包括有限元法（FEM）在动力学分析中的应用、频域分析、时域分析以及随机振动分析。读者将了解到如何利用这些工具来诊断设备故障、评估结构可靠性，并为优化设计提供依据。 此外，本卷还将重点介绍叶轮机械的减振降噪技术。这包括动平衡技术、阻尼设计、隔振措施以及主动控制技术。书中将分析各种减振方法的原理，以及它们在实际工程中的应用案例，例如如何通过优化叶片轮廓来降低气动噪声，如何通过减振器来隔离转子振动传递。 第五卷：制造工艺与质量控制——精益求精的实践 卓越的设计离不开精密的制造。本卷聚焦于先进燃气轮机的制造工艺，从原材料到最终产品的每一个环节，都将进行详尽的阐述，并强调严格的质量控制体系。 书中将首先介绍燃气轮机制造过程中涉及的主要材料加工技术，包括精密铸造（如熔模铸造、定向凝固）、精密锻造、精密机加工（如数控加工、电加工）以及先进的焊接技术。读者将了解到如何根据不同部件的材料特性和结构要求，选择最合适的加工工艺。 本卷将特别关注现代增材制造（3D打印）技术在燃气轮机制造中的应用。将详细介绍金属3D打印的原理、工艺流程，以及它如何帮助制造出复杂几何形状、轻量化且性能优越的部件，如复杂的冷却通道叶片、新型燃烧室组件等。 在质量控制方面，本书将强调贯穿整个制造过程的质量管理体系。书中将介绍多种先进的检测技术，包括无损检测（如X射线探伤、超声波探伤、涡流探伤）、三维坐标测量（CMM）、表面粗糙度测量以及材料性能测试。读者将了解到如何通过严格的质量控制，确保每一个部件都达到设计要求，从而保证整机的可靠性和高性能。 此外，本卷还将探讨装配工艺、试验验证以及对制造过程中可能出现的偏差和缺陷的应对策略。将强调精益生产的理念，通过优化工艺流程、提高自动化水平，实现高效、高质量的生产。 《先进燃气轮机设计制造基础专著系列》的每一卷都力求做到内容前沿、论述严谨、图文并茂。本系列丛书不仅是燃气轮机领域研究人员、工程师学习和研究的宝贵参考资料，也是高等院校相关专业师生的重要教材。通过对本系列的深入学习，读者将能够全面掌握先进燃气轮机的设计理念、制造技术以及未来发展趋势，为推动现代动力技术的发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我一直对能源转换技术非常着迷，特别是那些能够高效利用清洁能源的设备。最近，我阅读了一本关于先进热能储存材料的书籍，这本书详细介绍了相变材料、吸附材料等新型储热技术。书中首先阐述了不同储热材料的工作原理和热力学性质，并分析了它们在循环稳定性和能量密度方面的优缺点。我尤其被书中对相变材料在建筑节能领域的应用所吸引，书中展示了如何利用相变材料的吸放热特性来调节室内温度，减少对空调的依赖，从而实现节能减排。书中通过大量的实验数据和性能评估，量身定制了不同应用场景下的材料选择方案。此外，书中还探讨了这些储热技术在太阳能热利用、工业余热回收以及电动汽车热管理等方面的应用潜力，并展望了未来储热材料的发展方向。这本书为我提供了一个了解清洁能源储存技术的重要窗口，也让我对如何更有效地利用和管理能源有了新的思考。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

作为一名机械设计专业的学生，我一直苦于寻找一本能够系统讲解精密机械加工工艺的书籍。最近，我偶然得到了一本关于微纳加工技术的文献合集，这本书以其前沿性和实用性深深地吸引了我。书中详细介绍了光刻、刻蚀、薄膜沉积等微纳加工的核心技术，并对每种工艺的原理、设备、操作流程以及关键参数控制进行了深入的剖析。令我印象深刻的是，书中通过大量的实例，展示了如何利用这些先进技术制造出具有特定功能的微纳器件，例如微流控芯片、MEMS传感器和微型光学元件。书中的图解和流程图清晰地展示了复杂工艺的每一步，让我能够理解从宏观设计到微观制造的转化过程。此外，书中还讨论了这些技术在生物医学、电子信息、航空航天等领域的广泛应用前景，以及未来微纳加工技术的发展趋势。这本书无疑为我打开了一扇了解精密制造新领域的大门，也为我未来的学习和研究提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

我对控制理论和系统工程有着广泛的兴趣，特别是它们在复杂动态系统中的应用。最近，我接触到了一本关于多智能体系统协同控制的专著，这本书深入探讨了如何让多个独立的智能体通过交互和协调来实现共同的目标。书中详细介绍了分布式控制、自适应控制以及博弈论等方法在多智能体系统中的应用，并对系统的稳定性和性能进行了理论分析。我尤其被书中关于无人机编队飞行控制的案例所吸引，书中展示了如何通过设计一套协同控制算法，让多个无人机在复杂环境中自主避障、协同执行任务，例如侦察、搜索或货物配送。书中通过仿真结果和实验验证，清晰地展示了协同控制的有效性和鲁棒性。此外，书中还探讨了多智能体系统在机器人协同工作、智能电网优化以及交通流量管理等领域的应用前景，并对未来该领域的研究挑战和发展方向进行了展望。这本书为我提供了理解和设计复杂协同系统的理论框架和实践指导。