Forsthoffer's Rotating Equipment Handbooks pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Forsthoffer, W. E.

出品人:

页数:197

译者:

出版时间:

价格:142

装帧:HRD

isbn号码:9781856174688

丛书系列:

图书标签:

• Rotating Equipment
• Mechanical Engineering
• Machinery
• Maintenance
• Reliability
• Lubrication
• Pumps
• Compressors
• Turbines
• Bearings

深入理解现代流体机械的基石：高阶应用与前沿技术 一部面向资深工程师、研究人员及技术管理者的权威参考手册 本书籍汇集了当代流体机械领域最前沿的研究成果、精深的理论分析以及在极端工况下应用的实践经验。它超越了基础操作和入门级概念，直接切入工业应用的核心挑战，为读者提供了一套系统、深入、可直接应用于复杂工程项目的知识体系。 第一部分：高级流体力学与复杂系统建模 本部分专注于建立理解先进旋转设备行为所需的理论基础，侧重于从第一性原理出发的建模方法。 第一章：非定常流场与湍流的精确数值模拟 (CFD) 详细阐述了求解高雷诺数、高压缩性流体中湍流现象的最新方法。重点讨论了从雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型向更高级的模拟技术——大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）——的过渡与实际应用中的挑战。内容包括： 湍流模型校准与验证： 针对跨音速和超音速流动，如何选择和修正 $k-omega$ SST 模型，以及引入各向异性湍流描述的最新进展。 动网格技术与移动边界问题： 针对具有复杂运动部件（如可变几何叶栅、动态密封件）的设备，使用嵌入式边界法（IBM）和浸入式网格法的数值稳定性与精度控制。 多相流建模： 在叶轮机械中，处理气液、气固或气泡夹带问题时，对比欧拉-欧拉（E-E）模型、欧拉-拉格朗日（E-L）模型在精度与计算成本上的权衡。 第二章：弹性动力学、振动分析与故障诊断 本章深入研究旋转机械结构在实际运行载荷下的动态响应。 转子动力学与临界转速分析： 采用有限元法（FEM）结合模态分析，探讨非线性支承（如油膜、柔性轴承）对转子临界转速、稳定裕度和亚谐波振动的影响。详细分析了涡动（Whirl）和章动（Nutation）现象的机理。 叶片振动与颤振（Flutter）分析： 结合气动弹性力学（Aeroelasticity），建立叶片-盘系（Blade-Disk Assembly）的耦合振动模型。详细阐述了如何通过气动载荷分析来预测和避免颤振失稳。 高级健康监测（PHM）： 介绍基于高频传感器数据的信号处理技术，包括小波变换、经验模态分解（EMD）在早期裂纹识别和不平衡/不对中状态解耦中的应用。 第二部分：关键组件的性能优化与寿命设计 本部分聚焦于旋转设备核心部件的先进设计、材料选择与运行寿命预测。 第三章：先进叶轮机械设计原理与优化 涵盖了对离心泵、轴流压气机和燃气轮机中关键部件的深度设计方法。 三维流道设计与熵产分析： 采用熵产理论来量化内部流动损失，指导叶片的三维偏转角、扭转角和轮缘处理（Shroud Treatment）的迭代优化。 高速叶轮的应力与疲劳设计： 探讨高温合金和复合材料在超高应力下的蠕变（Creep）行为和低周疲劳（LCF）寿命预测。介绍了基于断裂力学的裂纹扩展速率计算。 气动-热力耦合（CHT）分析： 针对燃气轮机叶片，详细分析了外部冷却气流、内部气膜冷却与叶片表面热载荷之间的耦合效应，以及如何利用多孔介质模型进行气膜效率的精确评估。 第四章：密封技术与泄露控制 密封是影响旋转设备效率和可靠性的关键因素。本章系统地介绍了先进密封系统的设计与性能评估。 迷宫式密封（Labyrinth Seals）的性能建模： 详细推导了考虑二次流、冲击损失和进出口条件依赖性的先进迷宫密封泄露模型。讨论了阶梯（Stepped）和交错（Interdigitated）设计的优化策略。 干气密封（Dry Gas Seals, DGS）的动态特性： 分析DGS在启动、停机和喘振工况下的接触-非接触转变行为。涉及T-N 曲线（扭矩-转速曲线）的建立与动态稳定性分析。 轴承支撑系统中的流体动力学轴承（FDAB）： 对倾斜盘轴承（Tilting Pad Bearings）和柔性轴承（Flexure Pivot Bearings）的油膜压力分布、阻尼系数和承载能力的精确求解方法。 第三部分：系统集成、运行控制与可靠性工程 本部分关注大型旋转机械系统层面的集成、控制策略的部署及全生命周期的可靠性管理。 第五章：喘振与失速的控制与预防 针对压气机系统，这是至关重要的安全与效率保障章节。 喘振/失速机理的辨识： 从线性化系统模型出发，推导了压气机特性曲线（Surge Line）的稳定裕度判据。详细分析了边界层分离、激波失稳在边界层附近的非线性演化。 先进控制策略： 介绍基于模型预测控制（MPC）的喘振预防算法，以及如何利用快速执行器（如可调导叶Cages, VIGV）来动态调整系统工作点，实现实时防喘振。 第六章：设备性能衰减与寿命周期管理 (LCM) 从工程经济学角度探讨设备的长期运行策略。 性能衰减模型： 针对腐蚀、冲蚀和磨损对叶片气动性能的影响进行量化建模。利用历史运行数据和环境参数，建立预测性的性能下降曲线。 维修与大修决策（RCM）： 结合设备剩余寿命评估（RUL）结果，制定最优的维修阈值。对比时间基、状态基和预测性维护策略的经济效益分析。 系统集成与并网影响： 讨论大型涡轮机组在电网中的动态特性，包括负荷跟随能力、暂态稳定性以及与电网控制系统的接口协调问题。 目标读者： 机械设计院的资深工程师、能源与化工行业的大型项目技术负责人、高校流体力学与机械工程方向的研究生及博士后研究员。本书要求读者具备坚实的流体力学、固体力学和控制理论基础。

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