The Gas Turbine Engineering Handbook

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出版者:Butterworth-Heinemann
作者:Boyce, Meherwan P.
出品人:
页数:962
译者:
出版时间:2006-6
价格:$ 168.37
装帧:HRD
isbn号码:9780750678469
丛书系列:
图书标签:
  • 燃气轮机
  • 工程
  • 机械工程
  • 能源
  • 动力系统
  • 热力学
  • 航空航天
  • 发电
  • 涡轮机械
  • 工业应用
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具体描述

The "Gas Turbine Engineering Handbook" has been the standard for engineers involved in the design, selection, and operation of gas turbines. This revision includes new case histories, the latest techniques, and new designs to comply with recently passed legislation. By keeping the book up to date with new, emerging topics, Boyce ensures that this book will remain the standard and most widely used book in this field. The new Third Edition of the "Gas Turbine Engineering Hand Book" updates the book to cover the new generation of Advanced gas Turbines. It examines the benefit and some of the major problems that have been encountered by these new turbines. The book keeps abreast of the environmental changes and the industries answer to these new regulations. A new chapter on case histories has been added to enable the engineer in the field to keep abreast of problems that are being encountered and the solutions that have resulted in solving them. It offers a comprehensive treatment of Gas Turbines from Design to Operation and Maintenance. It includes - in depth treatment of Compressors with emphasis on surge, rotating stall, and choke; Combustors with emphasis on Dry Low NOx Combustors; and Turbines with emphasis on Metallurgy and new cooling schemes. It is an excellent introductory book for the student and field engineers. A special maintenance section dealing with the advanced gas turbines, and special diagnostic charts have been provided that will enable the reader to troubleshoot problems he encounters in the field. The third edition consists of many Case Histories of Gas Turbine problems. This should enable the field engineer to avoid some of these same generic problems.

好的,这是一本聚焦于现代流体力学与热力学在航空航天及能源工程中的应用的专业手册的简介,内容详实,旨在为工程师和研究人员提供深入的技术参考。 --- 《先进动力系统设计与优化:湍流、燃烧与热管理集成手册》 导言与全书概览 《先进动力系统设计与优化:湍流、燃烧与热管理集成手册》是一部面向航空发动机、地面燃气轮机以及高性能热力循环系统(如闭式核反应堆冷却系统)的资深工程师和研究人员的综合性参考指南。本书的核心目标是填补传统工程热力学教材与前沿计算流体力学(CFD)和实验测量技术之间的鸿沟,着重阐述在极端工作环境下,复杂流动、剧烈化学反应以及高效传热过程之间相互耦合的物理机制及其工程化解决方案。 本手册摒弃了对基础概念的冗长叙述,直接切入高阶、非线性和多物理场耦合问题,特别关注下一代高推重比发动机和超临界压力动力装置所需的技术突破点。全书内容组织围绕“流动控制”、“反应工程”与“系统集成”三大支柱展开。 第一部分:复杂流动场的高精度建模与控制 本部分深入探讨了在燃气轮机关键部件(如压气机、涡轮和喷管)内部遇到的非理想流动现象,并提供了先进的数值模拟技术和实验验证方法。 第一章:高保真湍流模型在复杂几何中的应用 本章详细对比了雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)模型(如$k-omega$ SST, RSM)的适用边界,并重点介绍了混合RANS/LES(大涡模拟)方法的最新进展,尤其是在处理高速喘振、叶片边界层分离和二次流控制方面的挑战。讨论了转捩点预测的物理机制建模,以及如何利用模型修正因子来校准与复杂三维效应(如旋涡诱导分离)相关的数值偏差。 第二章:跨音速与高焓流动中的激波与边界层相互作用 深入分析了压气机前几级和涡轮导向叶片上的激波/边界层相互作用(Shock Wave/Boundary Layer Interaction, SWBLI)的非线性效应。内容涵盖了激波的强度预测、分离泡的形成与再附着过程的CFD模拟策略,并引入了先进的动量注入和等离子体激励技术在延迟或抑制分离方面的最新实验数据和理论分析。 第三章:叶片气动弹性与耦合振动分析 本章将流动与结构动力学相结合。详细阐述了气动载荷的频谱分析方法,特别是如何识别与涡流脱落和气动锁定相关的固有频率。引入了先进的非线性有限元分析(FEA)与CFD的流固耦合(FSI)求解器,用于评估叶片在高周速和热载荷下的疲劳寿命和颤振临界点。 第二部分:高性能燃烧室的反应动力学与污染物控制 本部分聚焦于如何实现宽泛工况下的稳定燃烧、高效率以及超低排放目标,这是未来航空燃气轮机和清洁能源技术的核心难题。 第四章:多尺度反应流的化学动力学建模 本书不满足于简化燃烧模型,而是详细剖析了在高压、富燃或贫燃条件下,燃料(如生物燃料、氢气或氨气)的详细化学动力学机制。内容包括如何构建和缩减适用于CFD求解的反应机理(Reduced Kinetic Mechanisms),以及如何处理燃料组分快速变化导致的反应路径切换问题。 第五章:火焰稳定性、熄火与回火机制 本章系统梳理了先进燃烧室(如旋转贫油燃烧室RQL和预混/预蒸发PPO)的稳定性边界。重点分析了在低负荷工况下,由于混合效率下降或热负荷转移引起的熄火判据。引入了基于反应速率敏感性分析和火焰速度梯度的诊断方法,以指导燃烧室几何形状的优化设计。 第六章:氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)的生成与抑制 针对严格的排放法规,本章深入探讨了热力型NOx(Zeldovich机制)和燃料型NOx的生成路径。详细介绍了选择性催化还原(SCR)技术在尾气处理中的应用,以及在燃烧区内通过水蒸气或二氧化碳稀释来降低峰值温度以抑制热力型NOx的策略。对于颗粒物,重点分析了富燃区内碳烟的成核、生长和氧化过程。 第三部分:极端环境下的热管理与材料界面科学 本部分处理高效率带来的高热流密度挑战,涉及先进冷却技术、热障涂层性能和系统级的热集成。 第七章:先进冷却技术与热流密度管理 详细分析了涡轮叶片内部的复杂冷却流道设计,包括肋片形状优化、冲击冷却(Impingement Cooling)的气流分布控制。重点介绍了气膜冷却(Film Cooling)中,射流角度、动量比和当地边界层厚度对冷却效率(Cooling Effectiveness)的耦合影响。对于下一代陶瓷基复合材料(CMC)叶片,探讨了无源冷却和辐射冷却的潜力。 第八章:热障涂层(TBCs)的热物理失效分析 本章超越了简单的导热系数计算,关注TBCs在高温、热循环和应力环境下的长期服役性能。内容包括热循环下孔隙率的演化、热应力导致的层间剥离(Delamination)风险评估,以及等离子喷涂工艺参数如何影响涂层微观结构和粘结强度。 第九章:系统级热集成与能量回收 将前沿技术提升至系统层面。讨论了如何利用先进的换热器技术(如微通道换热器或旋转换热器)从高压/高温流体中回收能量,以提高整体循环效率(如在燃气轮机联合循环或航天推进中的应用)。分析了热边界层与管道壁面材料选择的相互制约关系,以实现最佳的系统热力学效率和最小的压降损失。 附录:先进实验诊断技术与软件工具链 附录部分提供了实用的工程参考,包括非接触式速度场测量(如PIV/PTV)在高转速/高压环境下的数据处理流程,以及先进的化学反应速率实验测量技术。同时,提供了一份关于当前主流商业CFD求解器(Ansys Fluent, Siemens STAR-CCM+, OpenFOAM)在处理上述非理想物理问题时的特定输入参数和网格划分的最佳实践指南。 --- 本书特色: 本手册强调物理洞察力与工程可操作性的结合,大量引用了近年来国际顶级期刊上发布的关键实验数据和验证案例,旨在帮助读者超越“黑箱”求解,真正理解和驾驭现代复杂动力系统的核心物理。

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