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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v 136

5.3.2 叶轮外径Dt 136

5.3.3 叶片数z 138

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1 233

8.4.3 计算实例2 237

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

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