Fundamentals of Gas Turbines pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:William W. Bathie

出品人:

页数:480

译者:

出版时间:1995-11-29

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780471311225

丛书系列:

图书标签:

• Gas Turbines
• Turbomachinery
• Power Generation
• Aerospace Engineering
• Mechanical Engineering
• Thermodynamics
• Combustion
• Fluid Mechanics
• Heat Transfer
• Engine Technology

《燃烧的艺术：高效能量转换的奥秘》 本书将带领读者踏上一段探索物质燃烧过程的迷人旅程。我们不仅仅是简单地描述火焰的产生，而是深入剖析燃烧背后的物理和化学原理，揭示能量如何在分子层面被释放和转化为我们所需的有用功。 第一部分：燃烧的基础——化学的火花 我们将从最基本的化学反应入手，理解不同燃料（如碳氢化合物、醇类、氢气等）的分子结构如何决定其燃烧特性。本书将详细阐述燃烧的三个要素：燃料、氧化剂（通常是空气中的氧气）以及足够的点火能量。通过深入研究化学计量学，我们将学习如何精确计算燃料与氧化剂的理想比例，以实现最完全、最高效的燃烧，并理解过量空气系数的概念及其对燃烧效率和污染物生成的影响。 燃烧过程并非总是单一的，本书将介绍不同类型的燃烧，包括完全燃烧和不完全燃烧。我们将探究不完全燃烧如何导致一氧化碳、碳烟等有害物质的产生，并初步探讨控制这些排放的化学途径。同时，火焰的传播机理——火焰前锋的形成、扩散以及其与湍流的相互作用——也将得到细致的讲解。 第二部分：燃烧的物理——热量的传递与流动 一旦理解了化学反应，我们将转向燃烧过程中能量的传递。热量如何从燃烧区域传递到周围环境？本书将重点解析三种主要传热方式： 传导： 能量通过分子碰撞在固体、液体和气体中直接传递。我们将学习热传导的傅里叶定律，并了解材料的热导率如何影响热量的流动。 对流： 能量通过流体（如空气或燃烧产物）的宏观运动来传递。我们将区分自然对流（由密度差异引起）和强制对流（由外部力引起），并引入努塞尔数等无量纲参数来描述对流传热的强度。 辐射： 能量以电磁波的形式传播，即使在真空中也能进行。我们将深入研究黑体辐射定律（斯特藩-玻尔兹曼定律和维恩位移定律），并理解实际物体（灰体）的辐射特性，以及燃烧产物（如CO2和H2O）的辐射吸收和发射行为。 燃烧是一个动态过程，流体动力学在其中扮演着至关重要的角色。本书将介绍层流和湍流燃烧的区别，并重点关注湍流混合如何加速燃烧过程，提高燃烧效率。我们将探讨边界层理论如何影响火焰的稳定性和燃烧速率，以及燃烧室内气流组织的优化对于实现高效燃烧的重要性。 第三部分：燃烧的控制与应用——点燃未来 理解了燃烧的化学和物理基础后，我们将探讨如何有效地控制和利用燃烧能量。本书将聚焦于几种关键的燃烧设备和技术： 锅炉燃烧： 讨论燃油锅炉和燃气锅炉的燃烧系统设计，包括燃烧器类型、燃料雾化和混合技术，以及如何优化燃烧参数以达到高效率和低排放。我们将分析烟气余热回收技术，以最大化能量利用率。 工业炉燃烧： 探讨冶金、陶瓷、玻璃等行业中工业炉的燃烧原理和应用。我们将关注高温燃烧过程的特点，以及如何通过精确的温度控制和气氛调节来满足不同工艺的需求。 内燃机燃烧： 虽然本书不侧重于发动机的具体设计，但我们会简要介绍汽油机和柴油机中的燃烧过程，包括火花塞点火和压燃点火的区别，以及燃烧室几何形状对燃烧效率的影响。 新型燃烧技术： 展望未来，本书将初步介绍一些新兴的燃烧技术，例如预混燃烧、贫燃燃烧、以及一些用于特定工业过程的特殊燃烧方法。我们将探讨这些技术如何应对日益严格的环保法规和对能源效率的需求。 本书还将触及燃烧过程中的关键挑战，例如燃烧不稳定性、火焰熄灭和点火延迟等现象，并介绍一些基本的分析方法和缓解策略。 《燃烧的艺术》 旨在为所有对能量转换、化学过程和热力学有浓厚兴趣的读者提供一个全面而深入的视角。无论您是工程师、研究人员，还是仅仅对点燃的火焰背后的科学感到好奇，本书都将为您揭示燃烧这一古老而又至关重要的科学所蕴含的无穷魅力。

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要说这本书的特点，那一定是其对材料科学与结构完整性挑战的关注度达到了一个新的高度。我们都知道，现代燃气轮机的工作温度不断攀升，对材料的要求也越来越苛刻。这本书并没有仅仅停留在讲解材料的宏观性能，而是深入剖析了高温合金在应力腐蚀和蠕变过程中的微观机制。作者引用的扫描电镜（SEM）图像和透射电镜（TEM）分析结果，清晰地展示了晶界迁移和第二相粒子析出的过程，这对于理解材料的疲劳寿命至关重要。更令人印象深刻的是，它对陶瓷基复合材料（CMCs）在先进发动机中的应用前景进行了前瞻性的探讨，包括层间剪切强度（ILSS）的测试方法和损伤容限评估。书中关于涡轮盘的应力分析部分，结合了有限元分析（FEA）的后处理结果，详细对比了不同预紧力对中心孔区域应力集中的影响，这种将材料行为与结构分析无缝连接的处理方式，极大地拓宽了我的工程视野。

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这本书简直是为那些对航空动力学和热力学有深入研究兴趣的工程师和研究人员量身定做的。首先，它在流体力学和传热学的基本原理上投入了大量的笔墨，尤其是在高超声速流动和边界层控制方面，讲解得非常透彻。我特别欣赏作者对数值模拟方法的应用，书中不仅介绍了传统的有限体积法，还详细阐述了更先进的格子玻尔兹曼方法在处理复杂几何体内部流动时的优势和局限性。那种将理论推导与实际工程应用紧密结合的叙述方式，让人感觉不再是枯燥的公式堆砌，而是真正理解了气流如何在叶片、燃烧室和喷管中表现出其复杂的特性。书中关于多相流体在燃烧室中的建模，以及如何通过CFD优化来降低污染物排放的案例分析，对于正在进行下一代发动机设计的团队来说，无疑是宝贵的参考资料。我花了大量时间研究其中关于涡轮叶片冷却技术的章节，那里的等效热阻计算模型和冷却气流分布优化策略，其严谨性和深度远超我之前阅读过的任何一本教材。

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从一个更侧重于系统集成和控制的角度来看，这本书对燃气轮机作为复杂动力系统的描述令人耳目一新。它没有将各个部件割裂开来讨论，而是着重于讨论整个发动机的性能包线和动态响应。我特别喜欢它对喘振（Surge）和拍振（Pogo）现象的机理分析，作者不仅给出了经典的史密斯图判据，还结合了现代数字控制系统对这些不稳定性现象的抑制策略进行了详细论述。关于FADEC（全权限数字发动机控制）系统的架构描述，清晰地展示了传感器信息采集、状态估算和控制律执行的闭环过程。书中关于非线性建模的章节，特别是对压气机叶片失速边界的精确映射方法，对于优化起飞推力和巡航效率的控制策略非常有帮助。它甚至讨论了先进的自适应控制技术在应对发动机部件退化（如叶片结垢或侵蚀）时的潜力，这种与时俱进的视角，让这本书的价值远远超出了基础理论教材的范畴。

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最后，这本书在维护、可靠性和经济性分析方面的切入点，展现了作者深厚的工业背景。它没有回避燃气轮机生命周期中不可避免的退化问题。关于腐蚀和热障涂层（TBCs）失效模式的分类讨论，结合了实际运行中的失效案例，这种经验性知识的融入，使得理论分析更具说服力。书中对非破坏性测试（NDT）技术，如超声波、涡流和荧光渗透检测在早期故障识别中的应用，描述得非常详尽，特别是对如何设置合理的报警阈值以避免误判给出了实用的建议。此外，关于发动机的寿命预测模型，书中采用了基于概率的Weibull分布和损伤累积模型，而不是简单的线性外推，这极大地提高了预测的准确性。对于项目经理和运维工程师而言，书中关于不同运行周期（如起降循环、巡航阶段）对发动机各部件寿命消耗的量化评估，是制定最佳维护计划和评估采购决策的关键依据。

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这本书的撰写风格极其严谨，堪称工程教科书的典范，但其对燃烧过程化学动力学的阐述，更是达到了教科书级别的深度。它不仅仅停留在对简易的Zeldovich机制的介绍上，而是详尽地推导了NOx和CO生成与分解的详细反应路径，并特别关注了先进富燃/贫油（RQL）燃烧室中对污染物（特别是颗粒物P M）的控制策略。对于那些需要进行排放分析和设计低排放燃烧器的研究人员来说，书中的化学反应速率常数库和模型验证部分是无价之宝。我印象尤为深刻的是关于火焰稳定性的章节，作者通过引入斯托克斯数（Strouhal Number）和涡流破碎机制，解释了如何通过调节引燃火焰的几何形状和空气动力学特性来扩大稳定燃烧范围。书中对燃烧室内部温度场的数值模拟结果展示得极为细致，那些等温线和速度矢量图，清晰地揭示了死区和过度富燃区的形成，这对于优化燃料喷射器的设计提供了直接的工程指导。

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