Теория судовых турбин

Освещены все основные вопросы теории судовых турбин с учетом результатов исследований последних лет.
Рассмотрены технико-физические аспекты теории турбин, развитие систем автоматизированного проектирования и вопросы специфические для судового турбиностроения. Определены перспективы совершенствования турбин судовых энергетических установок различного назначения.
Учебник рассчитан для использования при подготовке инженеров в кораблестроителньых вузах и на факультетах судовой энергетики по специальностям 0521 (Турбиностроение), 0525 (Судовые силовые установки) и 0524 (Судовые машины и механизмы). Он будет также полезен конструкторам, расчетчикам и исследователям, работающим в области судового турбиностроения.
Материал по переменным режимам представит интерес для работников, связанных с эксплуатацией судовых турбин.

Содержание
Предисловие
Сокращения
Условные обозначения
Индексы
Глава I. Введение
§ 1. Развитие теории турбин
1.1. Принцип действия турбины
1.2. Связь теории турбин с гидромеханикой и термодинамикой газовых потоков
1.3. Развитие теории переменных режимов
§ 2. Турбоагрегаты, автоматизация проектирования
2.1. Современные отечественные турбоагрегаты
2.2. Теория турбин на современном этапе ее развития; состав САПР проточной части турбоагрегата
Глава II. Одномерная теория ступени
§ 3. Система уравнений термодинамики газовых потоков применительно к течению в решетке рабочего колеса
3.1. Система дифференциальных уравнений
3.2. Система интегральных уравнений
3.3. Аппроксимация диаграммы водяного пара
3.4. Система с уравнением процесса
3.5. Система с использованием газодинамических функций
§ 4. Параметры в горле канала; расширение потока в косом срезе решетки
4.1. Скорость в горле канала
4.2. К определению угла отклонения в косом срезе
§ 5. Ступень
5.1. Изображение процесса на диаграмме
5.2. Основные показатели работы ступени
5.3. Зависимость КПД от скоростной характеристики
§ 6. Некоторые характерные задачи проектировочных расчетов ступеней
6.1. Скоростная характеристика, соответствующая осевому выходу потока из ступени
6.2. Приближенные выражения для КПД ступени, оптимальная скоростная характеристика
6.3. Оптимальная степень реактивности
§ 7. Проверочный расчет ступени при до- и сверхзвуковых скоростях
7.1. Постановка задачи
7.2. Анализ системы уравнений на наличие решения (возможность режима)
7.3. Режим входа в решетку со сверхзвуковой скоростью
7.4. Пример расчета при больших сверхзвуковых скоростях течения
Глава III. Пространственный поток в ступени
§ 8. Постановка прямой задачи расчета осесимметричного потока
8.1. Разделение трехмерной задачи расчета потока на двумерные
8.2. Система исходных уравнений для расчета осесимметричного потока
8.3. Граничные условия
8.4. Системы координат, уравнения в частных производных, квазиортогональные сетки
§ 9. Классификация методов решения прямой осесимметричной задачи
9.1. Разностные методы
9.2. Метод интегральных соотношений
9.3. Вариационные методы
9.4. Вариационно-разностные методы
§ 10. Теория цилиндрической ступени
10.1. Решение уравнения радиального равновесия в межвенновом зазоре
10.2. Об определении параметров по длине лопаток за ступенью
10.3. О пределе применимости теории цилиндрической ступени
§ 11. Решение прямой задачи расчета осесимметричного потока по зазорам для конической ступени
11.1. Уравнение радиального равновесия в зазоре с учетом кривизны и наклона линий тока
11.2. Примеры решения задачи
11.3. Особенности течения за кольцевыми решетками с наклонными лопатками
11.4. Учет наклона лопаток в расчете
11.5. Осреднение осесимметричного потока
Глава IV. Решетки профилей
§ 12. Геометрические характеристики решеток профилей
12.1. Профили и плоские решетки
12.2. Лопатки и кольцевые решетки
§ 13. Аэродинамические характеристики решеток
13.1. Плоские решетки
13.2. Концевые (вторичные) потери.
13.3. Кольцевые решетки
§ 14. Унификация профилей и совершенствование решеток
14.1. Стандартизация профилей
14.2. Перспективные направления снижения потерь в решетках
Глава V. Характерные осесимметричные задачи проектирования высоконагружейных ступеней
§ 15. Классификация и вопросы постановки обратных задач
15.1. Основные обратные задачи
15.2. Преимущества различных условий течения
15.3. О корректности постановки обратных задач
§ 16. Решение обратных задач по зазорам
16.1. Теория цилиндрической ступени, законы закрутки
16.2. Задача с заданным меридианным потоком
§ 17. Ступени со сниженным радиальным градиентом статического давления
17.1. К определению геометрии сопловых аппаратов с использованием полной осесимметричной модели
17.2. К определению ограничивающих поверхностей при заданных лопатках и скорости
17.3. Примеры расчетов ступени
17.4. К определению формы сопловых лопаток при задании р\(г)
Глава VI. Нестационарные процессы в ступени
§ 18. Турбины в агрегатах наддува ДВС
18.1. Особенности процесса
18.2. К определению расчетных параметров импульсной турбины
§ 19. Потери энергии в ступени, вызванные нестационарностью процесса
19.1. Характеристики неоднородности потока
19.2. Потери энергии
§ 20. Переменные аэродинамические силы, возбуждающие колебания лопаток
20.1. Оценка возбуждающих сил
20.2. Экспериментальные исследования
Глава VII. Охлаждение ступеней ГТД
§ 21. Конвективно-пленочное охлаждение
21.1. Классификация лопаток с открытым охлаждением
21.2. Охлаждение кромок
§ 22. Термогазодинамика охлаждаемых ступеней с выпуском воздуха в проточную часть
22.1. Дискретный выдув охлаждающего воздуха
22.2. Система уравнений для описания течения в решетках с распределенным выпуском воздуха
22.3. КПД охлаждаемых решеток и ступеней
22.4. Учет неравномерности параметров газа и выдува охлаждающего воздуха по радиусу в расчетах осесимметричного потока
§ 23. Выдув охлаждающего воздуха у концов лопаток
23.1. Способы выдува
23.2. Исследования ступеней
Глава VIII. Течение влажного пара в ступенях турбин
§ 24. Некоторые вопросы термодинамики двухфазного потока
24.1. Дифференциальные соотношения, классификация воздействий на основную фазу
24.2. Интегральные алгебраические уравнения, потери
§ 25. Течение влажного пара в ступени
25.1. Конденсация и особенности течения в решетках
25.2. Характеристики решеток
25.3. Особенности течения влаги в меридианной плоскости и по поверхностям лопаток
25.4. Характеристики ступеней
§ 26. Эрозия, сепарация, рациональное проектирование
26.1. Причины эрозионного износа
26.2. Сепарация
26.3. Способы снижения отрицательного влияния влажности
Глава IX. Многоступенчатые проточные части
§ 27. КПД промежуточной ступени и группы ступеней
27.1. Об использовании энергии выходной скорости из предыдущей ступени в последующей
27.2. О взаимном влиянии ступеней'
27.3. Возвращенная теплота
§ 28. Характерные задачи проектирования группы ступеней
28.1. К определению основных параметров проточной части в зависимости от втулочного отношения последней ступени
28.2. Об образовании группы ступеней из исходной путем подрезки лопаток
28.3. Периферийные ограничивающие поверхности группы ступеней
28.4. Некоторые технико-экономические аспекты задач проектирования
§ 29. Ступени скорости
29.1. Принцип действия и основные показатели работы
29.2. Оптимальная скоростная характеристика колеса со ступенями скорости
29.3. Некоторые результаты экспериментального исследования и обобщения характеристик
29.4. Схемы ступеней скорости и ступеней с повторным подводом
29.5. Сопла и рабочие решетки на большие числа М
Глава X. Внутренние потери
§ 30. Впуск рабочего тела на части дуги окружности (частичный впуск)
30.1. Потери от частичного впуска (краевые)
30.2. Оптимальная степень впуска
30.3. Особенности совместной работы регулирующей ступени и 1-й ступени давления
§ 31. Потери от вентиляции
31.1. Кинематические схемы потока, потери и компрессионная способность
31.2. О влиянии расхода рабочего тела на потери от вентиляции и компрессионную способность ступени
31.3. Способы уменьшения потерь от вентиляции
§ 32. Потери от зазоров в облопачивании и утечек в уплотнениях
32.1. О влиянии зазоров в проточной части на процесс в ступени
32.2. Потери от периферийных зазоров
32.3. Способы уменьшения потерь от периферийных зазоров
32.4. Потери от вдува (подсоса) и утечки у корня рабочих лопаток
32.5. Утечки в уплотнениях и разгрузка подшипников от осевого усилия
Глава XI. Клапаны, диффузоры, патрубки
§ 33. Регулирующие клапаны паровых турбин
33.1. Процесс в клапане
33.2. Совершенствование клапанов
§ 34. Впускные и выпускные патрубки
34.1. Впускные патрубки
34.2. Схемы выпускных патрубков
34.3. Обобщение характеристик выпускных патрубков паровых турбин
34.4. Способы совершенствования диффузоров и выпускных патрубков
§ 35. Характеристики комплекса ступень-диффузорный выпускной патрубок
35.1. КПД комплекса
35.2. О влиянии диффузорного патрубка на параметры последней ступени
Глава XII. Характеристики переменных режимов
§ 36. Специфические режимы работы судовых турбин
36.1. Режимы с подводом энергии
36.2. Классификация режимов
36.3. Об экспериментальном определении характеристик турбин
§ 37. Системы безразмерных характеристик работы турбины.
37.1. Критерии, простейшие системы отнесения
37.2. Комбинированные системы отнесения
37.3. Зависимость КПД турбин от Gvt
Глава XIII. Переменные режимы ступеней неизменяемой геометрии
§ 38. Особенности суммарных характеристик ступеней и пространственного потока в проточной части
38.1. Работа элементов проточной части при различных углах входа
38.2. Особенность пространственного потока в ступени на режимах с отводом и подводом энергии
38.3. Суммарные характеристики ступеней различных типов на режимах с отводом и подводом энергии .
§ 39. К определению параметров на режимах, сильно отличающихся от расчетного
39.1. Приближенные теоретические исследования характеристик в области отвода энергии
39.2. Расчеты параметров потока на различных радиусах, некоторые задачи проектирования
Глава XIV. Многоступенчатые турбины на режимах с отводом и подводом энергии
§ 40. Особенности безразмерных характеристик многоступенчатых проточных частей
40.1. Число Парсонса, скоростная характеристика многоступенчатой турбины
40.2. Формула Флюгеля для определения отношения расходов
40.3. Системы отнесения для многоступенчатых турбин
§ 41. Экспериментальные исследования многоступенчатых турбин
41.1. Двухступенчатая газовая турбина и ступени из ее состава на переменных режимах
41.2. Натурная паровая многоступенчатая турбина на режимах с отводом и подводом энергии
§ 42. Переменные режимы ступеней скорости
42.1. Работа сверхзвуковых ступеней скорости в режимах с отводом и подводом энергии
42.2. Конструктивные решения, обеспечивающие самоторможение ступеней скорости
Глава XV. Расширение поля возможных режимов ступеней изменением геометрии лопаточных аппаратов
§ 43. Решетки регулируемых лопаточных аппаратов
43.1. Специфические режимы ступеней с поворотными лопатками
43.2. Геометрические характеристики решеток РСА
43.3. Аэродинамические характеристики плоских решеток РСА
§ 44. Улучшение характеристик ступени путем применения поворотных лопаток в сопловом аппарате и лопаточном диффузоре
44.1. Характеристики ступени с регулируемым сопловым аппаратом на режимах с отводом и подводом энергии
44.2. Характерные параметры и особые режимы работы ступени с РСА
44.3. Суммарные характеристики ступени с РЛД
44.4. Вентиляционные характеристики
Глава XVI. Теория и примеры обобщений суммарных характеристик ступеней и турбин на режимах с отводом и подводом энергии
§ 45. О применении статистических методов
45.1. Полиномы для аппроксимации различных суммарных характеристик
45.2. Двухпараметрическое обобщение экспериментальных исследований
45.3. Обобщение с использованием данных вентиляционного режима при
45.4. Потери в венцах на режимах, сильно отличающихся от расчетного
§ 46. Об эффективности конструктивных усовершенствований на переменных режимах
46.1. Исследования конструктивных усовершенствований при различных скоростных характеристиках
46.2. Обобщения по эффективности способов уменьшения вторичных потерь
46.3. Обобщения по КПД для ступеней изменяемой геометрии
Глава XVII. Судовые турбины на переменных режимах
§ 47. Режимы турбин на передних ходах
47.1. Способы изменения мощности турбин
47.2. Способы увеличения КПД турбин на малых ходах
§ 48. Реверс
48.1. Турбины заднего хода паровых турбин.
48.2. Реверсивные комплексы газовых турбин на основе ступеней изменяемой геометрии
Заключение (перспективы развития теории судовых турбин)
Список литературы