燃氣渦輪燃燒室基礎 曾青華 馮大強 9787302632337 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
本書共14章，系統闡述了航空燃氣渦輪發動機燃燒室的相關理論、關鍵技術和部件的原理、功用、工作機制、試驗測試和故障分析。第1章和第2章主要闡述了燃燒及燃燒學的基礎理論; 第3章論述了航空燃氣渦輪發動機的基本知識，從整機視角認識燃燒室; 第4章和第5章從總體角度闡述了主燃燒室的功用、特點、類型、結構、參數、性能要求、設計要求和工作機制; 第6章至第11章從部件結構和性能角度進行闡述，包括噴油嘴及其噴霧、點火器和燃燒室點火、擴壓器及其內流特性、兩股空氣動力學特性、火焰筒冷卻和燃燒室排放等; 第12章闡述了加力燃燒室的功用、特點、參數、性能要求和構成，討論了振蕩燃燒問題; 第13章闡述了工程燃燒室試驗的相關概念、試驗器、試驗方法、測試技術和試驗數據的處理; 第14章闡述主燃燒室和加力燃燒室的主要故障類型和常見故障處理方法，從更深層次理解燃燒室理論和燃燒室設計。
本書既可作為高等學校航空宇航科學與技術、動力機械和工程熱物理等學科的研究生專業
課程教材，也可作為從事與航空燃氣渦輪發動機燃燒相關工作的科研人員和工程技術人員的參
考用書。

作者簡介
曾青華，教授，清華航發院燃燒傳熱專業組副組長，兼任空軍5719客座研究員。主要從事航空發動機燃燒學科研工作。主持和參加國家級科研項目10餘項，發表論文30餘篇，授權專利20餘項，出版譯著1本。

目錄
第1章緒論
1 1燃燒的定義
1 2燃燒的分類
1 3燃燒的應用
1 4燃燒學簡史
1 5燃燒學研究對象和方法
1 6本書的內容要點
第2章燃燒基礎理論
2 1引言
2 1 1內容概述
2 1 2燃燒系統
2 2燃燒熱力學
2 2 1燃燒系統的熱力學第一定律分析
2 2 2燃燒系統的熱力學第二定律分析
2 3燃燒動力學
2 3 1化學反應有關概念
2 3 2化學反應速度
2 3 3反應速度影響因素
2 3 4鏈反應
2 4燃燒流體力學
2 4 1多組分氣體性質
2 4 2輸運定律
2 4 3守恆方程
2 4 4一維流方程
2 4 5多組分反應系統相似準則
2 5氣相燃燒基礎理論
2 5 1層流預混燃燒
2 5 2湍流預混燃燒
2 5 3層流/湍流的擴散燃燒
2 6液霧燃燒基礎理論
2 6 1航空噴氣燃料RP-3的特性
2 6 2高溫靜止環境下油滴的蒸發和燃燒
2 6 3對流環境下的油滴蒸發和燃燒
2 6 4熱壁面上油滴的蒸發
2 6 5油滴蒸發燃燒中的多組分因素
2 6 6油滴群的蒸發和燃燒
2 7著火、熄火和火焰穩定
2 7 1著火理論
2 7 2熄火理論
2 7 3火焰穩定理論
第3章航空燃氣渦輪發動機概述
3 1航空燃氣渦輪發動機類型
3 2航空燃氣渦輪發動機循環
3 3航空燃氣渦輪發動機性能要求
3 3 1渦噴和渦扇發動機的性能指標
3 3 2渦槳和渦軸發動機的性能指標
3 3 3航空燃氣渦輪發動機使用性能要求
第4章主燃燒室概述
4 1主燃燒室的功用
4 2主燃燒室的特點
4 3主燃燒室的類型
4 3 1單管燃燒室
4 3 2環管燃燒室
4 3 3環形燃燒室
4 4主燃燒室的結構
4 5主燃燒室的參數
4 6主燃燒室的性能要求
4 6 1燃燒效率
4 6 2總壓損失
4 6 3出口溫度分佈
4 6 4點火邊界
4 6 5穩定工作範圍
4 6 6排氣污染
4 6 7使用壽命
4 6 8容熱強度
4 7主燃燒室設計界面要求
4 7 1設計界面參數要求
4 7 2設計界面尺寸要求
第5章主燃燒室工作機制
5 1火焰筒分區
5 1 1常規分區
5 1 2分區發展
5 2空氣流量分配
5 3空氣流動組織
5 4油霧分佈組織
5 5燃燒區燃燒機制
5 6摻混區摻混機制
5 7火焰筒冷卻機制
第6章噴油嘴及其噴霧
6 1噴油嘴工作機制
6 1 1液滴破碎條件
6 1 2液柱霧化機制
6 1 3液膜霧化機制
6 2噴油嘴性能要求
6 2 1噴油量
6 2 2噴霧錐角
6 2 3噴霧周向不均勻度
6 2 4液滴平均直徑
6 2 5液滴尺寸分佈
6 2 6液滴均勻度
6 3噴油嘴流量方程
6 4噴油嘴的類型
6 4 1直射式噴嘴
6 4 2離心式噴嘴
6 4 3空氣霧化噴嘴
6 4 4甩油盤噴嘴
6 4 5蒸發管噴嘴
6 4 6組合式噴嘴
6 5噴油嘴性能理論計算
6 5 1噴油量理論計算
6 5 2噴霧錐角理論計算
6 5 3燃油黏性的影響
6 6噴油嘴性能的影響因素
6 7噴油嘴積炭和防護
6 7 1噴油嘴積炭機制
6 7 2噴油嘴積炭防護
第7章點火器和燃燒室點火
7 1物態
7 2氣體放電
7 3點火器類型
7 3 1電火花點火器
7 3 2等離子體點火器
7 4點火器應用場景
7 5燃燒室點火方式
7 6燃燒室點火過程
7 7燃燒室點火因素
第8章擴壓器及其內流特性
8 1擴壓器功能
8 2擴壓器流態
8 3擴壓器性能要求
8 3 1擴壓器性能指標
8 3 2擴壓器使用性能要求
8 4擴壓器類型
8 5擴壓器結構
8 6擴壓器型面設計
8 7進口流動條件影響
第9章兩股空氣動力學特性
9 1旋流器
9 1 1旋流器功用
9 1 2旋流器類型
9 1 3旋流器性能
9 2旋流器空氣動力學
9 2 1旋流器空氣流動
9 2 2迴流形成機制
9 3環道空氣動力學
9 3 1環道空氣流動
9 3 2火焰筒孔內流動
第10章火焰筒冷卻
10 1引言
10 2火焰筒冷卻方法
10 2 1常規型氣膜冷卻
10 2 2增強型氣膜冷卻
10 2 3先進冷卻方法
10 3熱障塗層技術
10 4火焰筒的材料
10 4 1材料的基本要求
10 4 2陶瓷複合材料
10 5火焰筒溫度計算
10 5 1非冷卻壁溫計算
10 5 2氣膜冷卻壁溫計算
10 5 3熱障塗層壁溫計算
第11章燃燒室排放
11 1排放污染物的危害
11 2污染物生成機制
11 2 1CO生成機制
11 2 2UHC生成機制
11 2 3冒煙生成機制
11 2 4NOx生成機制
11 3污染物控制方法
11 3 1CO和UHC控制
11 3 2冒煙控制
11 3 3NOx控制
11 4低污染燃燒室技術
11 4 1可變幾何燃燒室
11 4 2燃油分級燃燒室
11 4 3貧油預混預蒸發燃燒室
11 4 4富油燃燒-淬熄-貧油燃燒燃燒室
11 4 5貧油直接噴射燃燒室
11 4 6催化燃燒室
第12章加力燃燒室
12 1加力燃燒室的功用
12 2加力燃燒室的特點
12 2 1區別於主燃燒室的特點
12 2 2渦噴加力與渦扇加力比較
12 2 3加力的硬點火與軟點火
12 3加力燃燒室的參數
12 4加力燃燒室性能要求
12 4 1加力燃燒室性能指標
12 4 2加力燃燒室使用性能要求
12 5加力燃燒室的構成
12 5 1混合器
12 5 2擴壓器
12 5 3穩焰器
12 5 4供油裝置
12 5 5點火裝置
12 5 6防振隔熱屏
12 5 7結構一體化
12 6振蕩燃燒
12 6 1振蕩燃燒的類型和特點
12 6 2加力燃燒室振蕩燃燒的原因
12 6 3加力燃燒室振蕩燃燒的抑制
第13章燃燒室試驗
13 1試驗的相關概念
13 1 1燃燒室試驗定義
13 1 2試驗科目和工況
13 1 3燃燒室的試驗件
13 2燃燒室的試驗器
13 2 1試驗器的原理
13 2 2試驗器的構成
13 2 3關鍵工藝設備
13 2 4試驗器的設計
13 3燃燒室試驗方法
13 3 1模化實驗方法
13 3 2主要相似準則
13 3 3冷態流阻試驗方法
13 3 4流量分配試驗方法
13 3 5點/熄火特性試驗方法
13 3 6燃燒性能的試驗方法
13 4燃燒室測試技術
13 4 1高溫測試技術
13 4 2燃氣分析技術
13 4 3光學診斷技術
13 5試驗數據的處理
13 5 1試驗數據判識
13 5 2試驗數據的處理方法
13 5 3不確定度分析
第14章燃燒室故障分析
14 1主燃燒室故障
14 1 1主要故障類型
14 1 2常見故障處理
14 2加力燃燒室故障
14 2 1主要故障類型
14 2 2常見故障處理
14 2 3複雜系統性問題引起的故障
附錄A常見燃料與靜止空氣恰當混合在1atm/25℃下燃燒性能參數
附錄B空氣與燃氣各組分絕對焓與溫度的關係
附錄C工程燃燒室常用的光學診斷技術
附錄D主要符號表
參考文獻

前言/序言
航空燃氣渦輪發動機被譽為「工業皇冠上的明珠」，其發展水平是一個國家工業基礎、科技水平和綜合國力的集中體現，也是國家安全和大國地位的重要戰略保障。目前，世界上能夠獨立研製高性能軍用航空燃氣渦輪發動機的只有美、俄、英、中等少數幾個國家，民用領域則由美、英兩國壟斷，技術門檻極高。
燃燒室是航空燃氣渦輪發動機的核心部件之一，其組織空氣流動、霧化和混合燃油，通過燃燒過程把燃油中的化學能釋放並轉化為熱能，用於提高發動機工作介質（燃氣）的溫度。高溫的燃氣工作介質是驅動渦輪使發動機輸出推力或者功率的源泉，因而它常常被稱作航空燃氣渦輪發動機的「心臟」。加力燃燒室在渦輪排氣（或混合了外涵純空氣）中再次噴入燃油進行燃燒，目標是再次提高燃氣的溫度和排氣速度，以大幅提升發動機的推力，被認為是航空燃氣渦輪發動機的「接力站」。
隨著「十三五」期間我國航空發動機和燃氣輪機重大專項的全面啟動實施，出現了很多關於航空燃氣渦輪發動機燃燒方面的優秀圖書。這些圖書側重點不同，優勢各異。本書立足清華大學航空發動機研究院燃燒傳熱專業組的現狀，為加強專業組隊伍建設，特組織編寫本書用作科研參考。本書集基礎性、專業性、先進性和工程性於一身，形成了以下特點：
（1） 內容全面系統，脈絡清晰分明。本書內容涉及航空燃氣渦輪發動機燃燒室的理論、關鍵技術和部件的原理、功用、工作機制、試驗測試和故障分析，篇章內容全面、系統，章節脈絡清晰。
（2） 理論深刻透徹，示例生動實用。本書的理論論述部分深刻、透徹，示例說明部分生動、實用。例如，對總壓損失係數與溫升比和馬赫數間的理論關係，擴壓器等壓梯度型面計算理論、噴油嘴性能計算理論等都提供了詳細的理論推導過程； 火焰筒的非冷卻壁溫計算、氣膜冷卻壁溫計算，以及TBC壁溫計算等示例緊扣應用，生動再現了不同應用場景中的壁溫計算流程，實用性極強。
（3） 突出工程思維，注重應用實踐。本書無論是燃燒基礎理論還是燃燒室專業理論都聚焦航空燃氣渦輪發動機燃燒室工程。在編排上也是基於工程思維以燃燒室零組件作為全書的大綱。燃燒室試驗和故障分析的章節更是從工程規模燃燒室出發，闡述工程燃燒室的性能試驗和故障處理，直接瞄準應用實踐。
全書共14章，其中1~12章和附錄由清華大學教授曾青華編寫，第13章由中國航發四川燃氣渦輪研究院專項總師馮大強研究員編寫，第14章由空軍5719型號總師鄒利民研究員編寫。全書由曾青華統稿。
本書在編著過程中，原北京航空航天大學金如山（J S Chin）教授給予了大量指導。在此向金老先生致以最誠摯的感謝和最崇高的敬意！
衷心感謝中國工程院院士甘曉華教授！甘院士治學嚴謹、為人和藹，給予了本書關鍵性的指導。在此向甘院士致以最美好的祝福！
此外，很多業內專家和同事提供了大量有價值的素材和有益的建議，在此深表感謝。尤其感謝西北工業大學張群教授，中國航發四川燃氣渦輪研究院謝建光和鄭明新研究員，瀋陽航空航天大學劉愛虢教授，5719廠歐秀萍和高明高級工程師，航空工業江西洪都航空工業集團有限責任公司李子昂部長，北京動力機械研究所王雲雷研究員和何悟高級工程級，西南交通大學鄭東副教授等，也特別感謝清華大學航空發動機研究院老師們的支持和幫助。