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燃气涡轮发动机燃烧(第3版)

发布时间:2017-01-10
书 名 燃气涡轮发动机燃烧(第3版)
出 版 社 航空工业出版社
作 者 [英]A.H.勒菲沃(Arthur H.Lefebvre)
??????????? [英]D.R.鲍拉尔(Dilip R.Ballal) 着
??????????? 刘永泉 等译
定 价 86.00
丛 书 名 航空发动机出版工程???? ISBN号978-7-5165-1103-9
出版日期 2016.6???? 中图分类号 TK47???????版次/印次1-1
责任编辑 何晓红





序言
??????? 燃气涡轮发动机技术的发展要持续满足21世纪推力、功率、燃油效率和低污染排放的要求。自第2版的出版已经过去了10年,本书仍在世界的众多领域得到广泛的使用。A.H.勒菲沃教授于2003年去世。2009年,出版商找到我,并提议准备第3版的出版,我不能拒绝。首先,勒菲沃教授作为我的老师、挚友和同事已有35年之久;其次,第1版和第2版的撰写过程,我参与了许多研讨;最后,我从书中学到了很多。
??????? 本书有一个明确的目的,它主要为航空发动机和地面燃气涡轮发动机的设计者、制造者和操作者提供指导。它适合作为燃气涡轮发动机燃烧室领域研究生的教科书、设计手册,以及研究参考书。本书内容包含全部燃烧内容,还包含较前沿的物理与化学知识。
为满足21世纪燃气涡轮发动机发展需求,本意欲大量修订和更新第2版内容,但当我检查第2版的每一章节的时候,我发现其内容仍是最新的,证明了燃气涡轮发动机燃烧室的发展是逐步的。因此,在多燃料性能、回火、高空非设计点燃烧效率和减少带气膜冷却火焰筒故障研究方面的修改最少。在寻求达到更高燃油效率和更低二氧化碳(CO2)排放的过程中,过去10年里,压气机增压比和涡轮进口温度逐渐增长。然而气体和微粒的排放减少了1/3或更多,并且完全低于2006年7月制定的排放规定。因此,更新了第9章关于排放的内容。
??????? 最重要的更改是新加入了第10章“替代燃料”和本专着副标题“替代燃料与排放”。目前,石油燃料的不可再生以及费用的持续增加,促使人们进行基于煤炭、生物和其他原料的替代液体燃料的研究。全球石油燃料资源枯竭和越来越多的恐怖活动使得众多工业发达国家和发展中国家发展国内燃料源,以确保供给和能源安全。这种合乎国情生产的替代燃料,毫无疑问可以被用于燃料精炼、运输、分配和消费的基础设施。替代燃料产业在未来10年中的前景,主要依赖于:恰当的燃料特性和对已有的发动机与基础设施的操作特征;环境影响,包括食物、水和土地的竞争;CO2寿命循环分析和炭踪迹问题;投资、生产和维护的经济回报。
??????? 因此,第10章首先介绍了用于燃气涡轮发动机的传统液体与气体燃料(石油基)的物理与化学特性;其次,评价了替代燃料(合成)和传统替代混合燃料的特性,描述了这些不同的燃料及其混合物对燃烧室性能、设计和排放的影响,并作为飞行器燃料的特殊需求和工业燃气涡轮发动机燃料上遇到问题的参考。
?????? 按照不背离第1版和第2版中高度成熟的原则,我将相关素材更新到2009年。我希望第3版能够很好地被燃气涡轮发动机燃烧室、燃料和排放方面的研究团体所接受。
?????? 最后,我要感谢我的妻子休伯汉姬(Shubhangi)在本书的准备阶段对我的帮助与鼓励

内容简介
??????? 本书详细介绍了燃烧基本理论,对燃气涡轮发动机燃烧室的基本设计特征、设计要求、扩压器设计、空气动力学特性、燃烧效率、燃烧稳定性和点火性能进行了全面分析,系统阐述了燃油喷射、燃烧噪声、火焰筒冷却、污染排放控制和替代燃料等内容。
本书适用于航空发动机和其他燃气轮机的设计者、制造者和使用者,也可作为燃烧专业教师、研究生及高年级本科生的教科书或设计手册。

目  录

第1章 基本概念
1.1绪论
1.2早期燃烧室的发展
1.3基本设计特征
1.4燃烧室设计要求
1.5燃烧室类型
1.6扩压器
1.7主燃区
1.8中间区
1.9掺混区
1.10燃油准备
1.11壁面冷却
1.12低排放燃烧室
1.13小型发动机的燃烧室
1.14工业燃烧室

第2章 燃烧原理
2.1引言
2.2火焰分类
2.3物理学还是化学
2.4可燃极限
2.5全局反应速率理论
2.6层流预混火焰
2.7层流扩散火焰
2.8湍流预混火焰
2.9燃料液滴、燃料蒸气和空气构成的非均质混合物中的火焰传播
2.10液滴和喷雾蒸发
2.11点火理论
2.12自燃
2.13回火
2.14化学计算
2.15绝热火焰温度

第3章 扩压器
3.1引言
3.2扩压器结构
3.3流场结构
3.4性能指标
3.5扩压器性能
3.6进口流动条件的影响
3.7设计考虑因素
3.8数值模拟

第4章 气动设计相关问题
4.1引言
4.2参数
4.3压力损失参数
4.4尺寸和压力损失的关系
4.5环形区内的流动
4.6火焰筒上孔内的流动
4.7射流轨迹
4.8射流混合
4.9温度分布品质
4.10掺混区设计
4.11温度分布系数的关系
4.12部件温度场试验
4.13旋流器空气动力学
4.14轴向旋流器
4.15径向旋流器
4.16直叶片与曲叶片

第5章 燃烧性能
5.1引言
5.2燃烧效率
5.3化学反应控制系统
5.4混合控制系统
5.5蒸发控制系统
5.6化学反应和蒸发控制系统
5.7火焰稳定性
5.8钝体火焰稳定器
5.9火焰稳定机理
5.10燃烧室中的火焰稳定
5.11点火
5.12点火性能的评估
5.13电火花点火
5.14点火的其他形式
5.15影响点火性能的因素
5.16点火过程
5.17改善点火性能的方法

第6章 燃油喷射
6.1雾化的基本过程
6.2射流和油膜破碎的经典机理
6.3瞬发式雾化
6.4经典式还是瞬发式
6.5液滴尺寸分布
6.6喷嘴要求
6.7压力喷嘴
6.8旋转式喷嘴
6.9空气辅助喷嘴
6.10空气雾化喷嘴
6.11气泡雾化喷嘴
6.12蒸发管
6.13燃油喷嘴结焦
6.14气体燃料喷射
6.15平均液滴尺寸公式
6.16压力喷嘴的SMD公式
6.17双流体喷嘴的SMD公式
6.18瞬发式雾化的SMD公式
6.19内部流动特征
6.20流量数
6.21流量系数
6.22喷雾锥角
6.23燃油的径向分布
6.24燃油的周向分布

第7章 燃烧噪声
7.1引言
7.2直接燃烧噪声
7.3燃烧不稳定性
7.4不稳定燃烧的控制
7.5燃烧不稳定性建模

第8章 传热
8.1引言
8.2传热过程
8.3内部辐射
8.4外部辐射
8.5内部对流
8.6外部对流
8.7非冷却火焰筒温度计算
8.8气膜冷却
8.9气膜冷却数据关联
8.10发汗冷却的实际应用
8.11先进壁面冷却方法
8.12增强冷侧对流冷却技术
8.13热障涂层冷却技术
8.14材料
8.15火焰筒的失效模式

第9章 排放
9.1引言
9.2相关问题
9.3排放标准
9.4污染物生成机理
9.5常规燃烧室降低排放
9.6控制火焰温度降低污染物排放
9.7干低NOx(DLN)燃烧室
9.8贫油预混预蒸发燃烧室
9.9富油燃烧-猝熄-贫油燃烧(RQL)燃烧室
9.10催化燃烧
9.11NOx和CO排放的关系与数值模拟
9.12总结

第10章 替代燃料
10.1引言
10.2碳氢化合物的种类
10.3液体燃料的生产
10.4燃油特性
10.5燃料的燃烧特性
10.6液体燃油的分类
10.7气态燃料的分类
10.8替代燃料
10.9合成燃料

作者简介
??????? Arthur H. Lefebvre(1923-2003),燃气轮机燃烧领域的先驱,普渡大学名誉教授。他拥有超过40年的工程与学术经验,在雾化与燃烧的原理和应用方面撰写了超过150篇的技术论文。他获得过的荣誉包括ASME燃气涡轮与ASME R. Tom Sawyer奖、ASME George Westinghouse金奖和IGTI学者奖。他还是AIAA推进与燃烧奖项的第一位获得者。
??????? Dilip R. Ballal 是Hans von Ohain代顿大学着名首席教授。他在燃气涡轮燃料与燃烧、发动机空气动力学、传热以及流体力学领域有着40年的研究经验。在这期间,他重点研究与燃气涡轮燃料和燃烧相关的原理与应用上的问题。他同时是ASME和AIAA的终身会员,并且是ASME的高级副会长兼《ASME燃气涡轮与动力工程期刊》的编辑。他还是国家研究院“燃气涡轮推进器”和“航空发动机燃油效率”研究委员会的一员。他的荣誉包括ASME-IGTI航空发动机技术奖、AIAA吸气式推进器奖、AIAA推进及燃烧奖以及AIAA动力系统奖。

编辑推荐(书评)
??????? 本书的英文版是美国CRC出版集团出版的《燃气涡轮发动机燃烧》(第3版)教科书,由世界燃烧学界泰斗A.H.勒菲沃(Arthur H.Lefebvre)的学生D.R.鲍拉尔(Dilip R.Ballal)在其老师撰写的前两版的基础上撰写而成。最重要的更改是新加入了第10章“替代燃料”。

读者对象
??????? 本书适用于航空发动机和其他燃气轮机的设计者、制造者和使用者,也可作为燃烧专业教师、研究生及高年级本科生的教科书或设计手册。

关键词
燃气涡轮发动机,燃烧室,燃烧,燃油喷射、燃烧噪声、火焰筒冷却、污染排放控制,替代燃料