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第1章 概述1

1.1 风机和压缩机的分类和应用1

1.1.1 风机和压缩机的分类1

1.1.2 风机和压缩机的应用6

1.2 通风机的结构和主要性能参数10

1.2.1 通风机的结构10

1.2.2 通风机的主要性能参数11

1.3 气体的物理性质13

1.3.1 标准大气状态13

1.3.2 通风机标准进口状态14

1.3.3 空气的参数14

1.4 气体的状态变化和能量转换16

1.4.1 热力学第一定律16

1.4.2 理想气体状态方程17

1.4.3 气体机械中的能量转换18

1.4.4 封闭系统中气体的状态变化19

1.4.5 开式系统中气体状态变化和功的计算22

第2章 离心式通风机的工作原理24

2.1 流体力学基本方程24

2.1.1 理想流体的基本方程24

2.1.2 离心式通风机叶轮中的相对运动25

2.2 通风机的基本方程27

2.2.1 叶轮进出口速度三角形27

2.2.2 欧拉方程27

2.2.3 欧拉方程的物理意义28

2.3 叶轮的反应度和叶轮的形式29

2.3.1 叶轮的反应度29

2.3.2 叶轮的形式30

2.4 气体在叶轮中的实际流动33

2.4.1 作用在叶轮中气体上的作用力33

2.4.2 有限叶片数的影响35

2.4.3 进口气流冲角38

2.5 离心通风机的损失、功率和效率39

2.5.1 流动损失39

2.5.2 泄漏损失40

2.5.3 轮阻损失41

2.5.4 功率及效率42

2.6 通风机的无量纲系数44

2.6.1 压力系数45

2.6.2 流量系数45

2.6.3 功率系数46

2.6.4 比转速、直径系数和转速系数46

2.7 相似设计53

2.8 离心式通风机的性能曲线55

2.8.1 不计任何损失时的性能曲线56

2.8.2 计入损失后的性能曲线56

2.8.3 有量纲性能曲线57

2.8.4 无量纲性能曲线58

2.8.5 通风机的空气动力学略图58

2.8.6 系列产品的综合性能曲线59

2.8.7 系列产品的对数坐标曲线60

2.9 离心式通风机中的内部流动65

2.9.1 一般离心叶轮中的射流-尾迹流动结构65

2.9.2 离心通风机叶轮的内部流态67

第3章 离心式通风机设计69

3.1 叶轮69

3.1.1 叶轮的结构形式69

3.1.2 叶轮主要结构参数的确定70

3.2 叶片型线的绘制80

3.2.1 平直叶片80

3.2.2 圆弧形叶片81

3.2.3 机翼形叶片83

3.3 离心式通风机的进气装置84

3.3.1 进气室84

3.3.2 进气口86

3.3.3 进口导流器86

3.4 蜗壳设计87

3.4.1 基本假设87

3.4.2 蜗壳内壁型线88

3.4.3 蜗壳宽度90

3.4.4 蜗壳出口长度及扩压器91

3.4.5 蜗舌92

3.4.6 蜗壳出气口位置93

3.5 离心式通风机的理论设计94

3.5.1 方案选择94

3.5.2 设计计算步骤95

3.5.3 离心通风机设计计算举例100

第4章 轴流式通风机105

4.1 轴流式通风机的工作原理和概况105

4.1.1 基元级上的速度三角形106

4.1.2 叶轮对气体所做的功107

4.1.3 反应度和预旋107

4.2 轴流式通风机的几种方案108

4.2.1 叶轮前设置导叶108

4.2.2 叶轮后设置导叶109

4.2.3 单独叶轮的级109

4.2.4 叶轮前后都设置导叶109

4.2.5 多级轴流通风机109

4.3 叶栅的空气动力学特性110

4.3.1 叶型和叶栅参数110

4.3.2 叶栅的升力112

4.3.3 叶型和叶栅的空气动力学特性114

4.3.4 叶栅的气动力基本方程115

4.3.5 平面叶栅吹风试验数据117

4.4 气流参数沿叶片高度的变化121

4.4.1 扭速沿半径的变化122

4.4.2 气流速度沿半径的变化122

4.4.3 气流角沿半径的变化123

4.4.4 C'yb/t沿半径的变化123

4.5 叶栅中的损失124

4.5.1 实际气体流过叶栅时的损失124

4.5.2 扩散器中的损失127

4.6 轴流通风机的特性分析127

4.6.1 风压特性曲线127

4.6.2 功率特性曲线129

第5章 轴流通风机的设计计算130

5.1 概述130

5.2 孤立叶型试验数据131

5.2.1 RAF-6E叶型131

5.2.2 CLARK y叶型132

5.2.3 LS叶型133

5.2.4 哥廷根叶型134

5.2.5 圆弧板叶型135

5.3 主要结构参数的选取135

5.3.1 轮毂比v136

5.3.2 叶轮外径Dt136

5.3.3 叶片数z138

5.4 第一种孤立叶型设计法138

5.5 第二种孤立叶型设计法143

5.5.1 轴流通风机的无量纲系数143

5.5.2 设计计算步骤145

5.6 平面叶栅的翼叶造型148

5.6.1 原始叶型148

5.6.2 翼叶造型的几何角149

5.6.3 叶型中心线150

5.6.4 各种叶型中心线的长度152

5.7 第一种叶栅设计法152

5.8 第二种叶栅设计法153

5.9 混合设计法155

5.10 导叶的设计计算160

5.10.1 前导叶160

5.10.2 后导叶162

5.11 径向间隙和轴向间隙165

5.11.1 径向间隙165

5.11.2 轴向间隙165

5.12 集流器、整流罩和扩散筒165

5.12.1 集流器166

5.12.2 整流罩和整流体166

5.12.3 扩散器167

第6章 通风机在管网中的工作及调节170

6.1 管网及其性能曲线170

6.1.1 管网的概念170

6.1.2 管网的阻力计算171

6.1.3 管网的性能曲线172

6.2 通风机与管网的联合工作173

6.3 通风机的联合运行174

6.3.1 并联运行174

6.3.2 串联运行177

6.4 通风机的调节178

6.4.1 调节方法178

6.4.2 各种调节方法的比较181

6.5 非稳定工况及喘振182

6.5.1 工况变化及其性能稳定性182

6.5.2 喘振183

第7章 通风机的噪声187

7.1 声波及其传播187

7.1.1 声波187

7.1.2 声速188

7.1.3 声波的反射、折射、绕射和干涉189

7.1.4 声波的辐射和衰减190

7.2 噪声的物理量度190

7.2.1 声压与声压级190

7.2.2 声强与声强级、声功率与声功率级192

7.2.3 声强、声功率与声压之间的关系193

7.3 噪声的评价194

7.3.1 频程与频谱194

7.3.2 噪声的主观评价196

7.4 噪声测量与声功率级的计算199

7.4.1 噪声测量仪器199

7.4.2 通风机噪声测量条件和测点位置201

7.4.3 声功率级的计算202

7.5 通风机的噪声源205

7.5.1 通风机的主要噪声源205

7.5.2 通风机噪声的声源特性207

7.6 通风机的声功率级和比声功率级208

7.6.1 通风机的声功率级208

7.6.2 通风机的比声功率级209

7.7 通风机噪声与性能的关系209

7.8 通风机的噪声特性211

7.8.1 后弯离心通风机的噪声特性211

7.8.2 前弯多翼离心通风机的噪声特性212

7.8.3 轴流通风机的噪声特性213

7.9 通风机的噪声控制214

7.9.1 噪声控制的一般原则214

7.9.2 噪声控制的基本程序214

7.9.3 通风机噪声控制方法概述214

第8章 通风机内部三维湍流计算222

8.1 通风机内部流动的控制方程222

8.2 通风机内部三维湍流的计算方法223

8.2.1 无粘性流动解224

8.2.2 粘性流动计算224

8.3 湍流模型及其应用226

8.4 通风机内部三维非定常湍流的计算228

8.4.1 动静干扰网格模型和湍流模型选择229

8.4.2 计算实例1233

8.4.3 计算实例2237

第9章 通风机气动噪声的数值预测242

9.1 引言242

9.2 通风机噪声数值预测的现状243

9.2.1 数学物理模型243

9.2.2 轴流通风机噪声模型244

9.2.3 离心通风机噪声模型247

9.3 CFD在通风机噪声预测中的应用248

9.3.1 通风机噪声预测的CFD商用软件248

9.3.2 FLUENT软件模拟噪声的计算流程249

9.3.3 通风机噪声预测实例250

第10章 通风机性能试验与内部流场测量261

10.1 通风机性能试验的目的及试验的分类261

10.1.1 通风机性能试验的目的261

10.1.2 通风机试验的分类261

10.1.3 通风机性能试验装置的分类262

10.2 压强的测量266

10.2.1 压强测量仪表266

10.2.2 风道内平均静压强的测定267

10.3 流量的测量269

10.3.1 流量测量方法269

10.3.2 皮托静压管测流量270

10.4 温度和湿度的测量272

10.4.1 温度的测量272

10.4.2 湿度的测量273

10.5 转速的测量273

10.5.1 通风机轴的转速273

10.5.2 转速测量方法及要求273

10.6 输入功率的测定274

10.6.1 测量精度274

10.6.2 通风机的轴功率274

10.6.3 电气测量法测定轴功率274

10.6.4 叶轮功率275

10.6.5 传动系统275

10.7 尺寸的测量和面积的确定275

10.7.1 流量测量装置275

10.7.2 尺寸公差276

10.7.3 截面积的确定276

10.8 空气密度、湿空气气体常数和粘度的确定276

10.8.1 试验环境空气密度、湿空气气体常数和截面平均密度276

10.8.2 蒸汽压强的确定277

10.8.3 空气粘度的确定277

10.9 通风机噪声的测量278

10.10 通风机性能试验参数的计算与试验数据处理方法280

10.10.1 A型风室进气试验280

10.10.2 B型管道出气试验284

10.11 通风机性能参数换算及特性曲线绘制289

10.11.1 性能参数换算289

10.11.2 特性曲线绘制290

10.12 通风机性能试验数据采集与处理系统简介291

10.12.1 概述291

10.12.2 MGS通风机试验数据采集与处理系统简介292

10.13 通风机内部流场测量295

10.13.1 概述295

10.13.2 皮托管测速技术296

10.13.3 环形叶栅内部流动的PIV测量296

第11章 离心式压缩机原理301

11.1 离心式压缩机的结构及应用301

11.2 离心式压缩机的基本方程302

11.2.1 欧拉方程302

11.2.2 能量方程302

11.2.3 伯努利方程303

11.2.4 压缩过程在T-s图上的表示304

11.2.5 总耗功和功率306

11.2.6 滞止参数的表示307

11.2.7 压缩机效率的表达式308

11.3 压缩机内的基本过程变化309

11.3.1 压缩机进气道310

11.3.2 工作级间的等熵压缩过程311

11.3.3 级中实际压缩过程311

11.4 进气道气动计算312

11.4.1 进口截面的气流参数312

11.4.2 截面1—1处的气流参数312

11.5 叶轮313

11.5.1 叶道中的流动314

11.5.2 叶轮中的损失315

11.5.3 叶轮设计参数的确定317

11.6 无叶扩压器320

11.6.1 气体在无叶扩压器中的流动320

11.6.2 无叶扩压器进口参数的确定321

11.6.3 无叶扩压器出口参数的确定322

11.7 叶片扩压器323

11.7.1 气体在叶片扩压器中的流动323

11.7.2 叶片扩压器的损失和效率324

11.7.3 叶片扩压器主要参数的确定326

11.8 蜗壳（排气室）326

11.9 离心压缩机气动参数计算329

11.9.1 原始数据329

11.9.2 进气道参数329

11.9.3 压缩机叶轮参数330

11.9.4 无叶扩压器段参数334

11.9.5 叶片扩压器参数335

11.9.6 蜗壳参数337

11.9.7 压缩机参数校核337

11.10 离心压缩机的特性曲线338

第12章 压缩机的相似率341

12.1 压缩机相似的基本准则341

12.2 压缩机的相似条件342

12.2.1 几何相似343

12.2.2 进口速度三角形相似343

12.2.3 绝热指数r相等343

12.2.4 马赫数Ma相等343

12.3 相似理论的应用346

12.3.1 同一压缩机在不同工作条件下的相似346

12.3.2 几何相似的压缩机的相似工况348

12.3.3 用无量纲参量表示压缩机的性能350

12.4 相似设计350

12.5 性能换算351

12.5.1 符合相似时的性能换算351

12.5.2 近似相似时的换算352

第13章 轴流式压缩机原理355

13.1 基元级速度三角形355

13.2 级中的气体压缩过程356

13.3 轴流压缩机气动参数沿径向的变化359

13.4 轴流压缩机的叶型和叶栅361

13.4.1 平面叶栅的主要参数361

13.4.2 压缩机叶栅的特性363

13.5 压缩机平面叶栅设计366

13.5.1 “名义工况”关系式367

13.5.2 “最大升阻比”关系式370

13.5.3 “最小损失”关系式371

13.5.4 根据平面叶栅数据设计基元级371

13.6 轴流压缩机的损失372

第14章 压缩机的三维气动设计方法375

14.1 基本原理376

14.2 速度的求解376

14.2.1 周向平均速度的求解376

14.2.2 周期速度的求解378

14.3 密度的计算379

14.4 叶片形状的计算379

14.5 数值求解方法380

14.6 数值求解难点382

14.7 环量分布给定方法382

14.7.1 “三段线”法382

14.7.2 B样条曲线法383

14.7.3 经验给定法383

14.8 设计算例384

参考文献386