本书分四篇15章深入探讨了航空发动机的设计方法,是献给著名工程热物理学家吴仲华先生的一部学术专著。书中基于发动机气动热力学理论以及现代优化的数学方法,提出了一整套航空涡扇发动机多目标优化设计的新框架,从这个意义上讲该书填补了我国在这一领域的学术空白。
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序一
序二
前言
第1章 航空发动机及设计方法的发展
1.1 涡喷、涡扇及变循环发动机发展的简要回顾
1.2 多目标、多学科设计优化方法的提出及其进展
1.3 多目标、多学科设计优化问题面临的机遇与挑战
1.4 本书的主要内容
第1篇 发动机设计中的综合集成方法及“软系统”评价
第2章 系统学的思想及综合集成方法
2.1 系统科学和系统学的创建与发展及其基本框架
2.2 航空发动机的研制与系统工程之间的关联
2.3 钱学森综合集成方法及其优化策略
2.4 发动机的多级优化策略及CSD方法
第3章 系统评价指标及“软系统”评价的几种方法
3.1 发动机系统工程中的“硬系统”和“软系统”
3.2 系统评价的主要指标
3.3 航空发动机性能评价的指标
3.4“软系统”评价的几种方法
第2篇 三元流理论的基础及几种算法的典型算例
第4章 叶轮机械三元流理论的基础
4.1 场论与张量计算基础
4.2 物理场在两类坐标系中的转换
4.3 积分型与微分型三元流理论的基本方程
4.4 热力学特征函数及函数行列式
4.5 绝对坐标系中N-S方程组的强守恒与弱守恒型
4.6 相对坐标系中N-S方程组及广义Bernoulli方程
4.7 吴仲华的两类流面交叉迭代及三元流理论
4.8 对一组含转子焓与熵方程组的讨论
4.9 三维空间中两类流面的流函数主方程及拟流函数
第5章 叶轮机械中的两类流面迭代和三维直接解法
5.1 叶轮机械气动计算与设计的发展进程
5.2 S1流面的基本方程及跨声流函数方程的数值解
5.3 S2 流面的基本方程及跨声速S2 流面的数值解
5.4 两类流面跨声速准三元的迭代解
5.5 两类流面跨声速全三元的迭代解
5.6 叶轮机械定常与非定常计算的直接解法
5.7 可压缩湍流的RANS与DES分析法
5.8 小波多分辨奇异分析方法及其典型算例
5.9 流动转捩问题以及RANS和LCTM的耦合求解
第3篇 发动机设计的现代优化理论及统筹优化方法
第6章 确定性优化理论与算法
6.1 经典的确定性多目标优化决策模型存在的问题
6.2 系统优化与子系统优化之间的关系
6.3 设计空间中常用的四类搜索策略
6.4 高维多目标优化的PCA-NSGAⅡ降维算法
第7章 不确定性优化的理论与方法
7.1 Chebyshev问题的单目标规划处理
7.2 随机多目标规划的期望值模型
7.3 模糊多目标线性规划和非线性规划的模型与解法
7.4 三大类多目标数学规划模型的对比与分析
第8章 统筹优化方法及统计试验设计方法
8.1 华罗庚的统筹优化方法及其重大影响
8.2 单变量的一维搜索和多变量的搜索方法
8.3 正交设计、均匀设计及序贯均匀设计
8.4 基于试验设计与响应面模型的叶型寻优GPAM策略
第4篇 涡扇发动机的现代设计方法及多目标协同优化
第9章 涡扇发动机设计状态参数选择的基本分析
9.1 几代涡扇发动机的主要性能参数
9.2 AAF的任务剖面及AAF设计点的选择
9.3 四种典型发动机的理想热力循环分析
9.4 涡扇发动机内外涵道间循环功的最佳分配
9.5 混合排气加力涡扇发动机设计点的热力计算与分析
9.6 分别排气涡扇发动机设计点的热力分析
第10章 发动机非设计点性能计算的几种方法
10.1 基于部件性能的发动机特性通用计算方法
10.2 混合排气涡扇发动机特性的近似计算方法
10.3 分别排气涡扇发动机特性的近似计算方法
第11章 压气机/风扇的气动设计基础和设计优化
11.1 轮缘功的多种表达形式
11.2 压气机中绝热效率与多变效率间的关系
11.3 气动设计中增压比和效率的选择
11.4 轴流压气机/风扇的初步气动设计
11.5 压气机部件的设计优化
第12章 燃烧与传热的理论基础及主燃烧室的气动设计
12.1 气动力学突跃面的分类及一维燃烧波的分析
12.2 多组分气相黏性反应流的基本方程组
12.3 单相与两相可压缩湍流燃烧的大涡模拟技术
12.4 模拟燃烧问题的非定常高分辨率高精度算法
12.5 燃烧室气动设计的几个基础问题
第13章 涡轮部件的气动设计及内部流动的控制
13.1 涡轮叶片的几种造型方法
13.2 叶片的弯、掠、扭三维复合造型技术
13.3 叶型负荷及叶栅四种效率的计算
13.4 高压涡轮的气动特点及求解的基本方程
13.5 涡轮气动损失模型和冷气掺混损失模型
13.6 寂静效应与时序效应及其工程应用
13.7 低维设计空间中涡轮造型与气动参数的筛选
13.8 涡轮部件气动初步设计的全过程
第14章 加力燃烧室的气动设计与振荡燃烧的抑制
14.1 描述加力燃烧室的主要参数
14.2 火焰稳定器的稳定判据
14.3 三种典型的火焰稳定器
14.4 振荡燃烧的机理分析与抑制措施
14.5 主燃烧室和加力室中燃烧污染物及其分析
14.6 带加力燃烧室的涡喷发动机性能计算
14.7 涡轮、加力燃烧室和尾喷管的匹配
14.8 湍流燃烧诊断的三种高精度方法
第15章 尾喷管中辐射输运方程的计算和喷流噪声的高效算法
15.1 均匀与非均匀折射率介质中的辐射输运方程
15.2 辐射输运方程的有限体积法及其与能量方程的耦合求解
15.3 全光谱K分布辐射输运方程的求解及典型校核算例
15.4 大梯度时混合气体的MSMG全光谱K分布方法
15.5 降低飞行器和尾喷管光辐射的几种重要途径
15.6 k-ε模型和LRR-ω雷诺应力模型
15.7 伴随Green函数法及其求解中的关键问题
15.8 湍流喷流各向异性噪声源的物理建模
第16章 航空发动机部件的优化以及整机的优化策略
16.1 参数化设计空间及Nash系统分解法
16.2 改进的Pareto遗传算法
16.3 Nash-Pareto策略
16.4 Nash-Pareto-RSOW算法
16.5 Nash-Pareto-RS算法
16.6 连续型或离散型伴随方法的构建过程
16.7 混合不确定性条件下的优化策略与关键算法
16.8 航空发动机整机优化的策略和主要框图
参考文献
封底
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