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叶轮机械原理
第1次开课
开课时间: 2022年09月09日 ~ 2023年12月30日
学时安排: 3-5小时/周
当前开课已结束 已有 2451 人参加
立即自学
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课程详情
课程评价(6)
spContent=“叶轮机械”广泛应用于航空航天以及国民经济各领域。“叶轮机械原理”是飞行器动力工程专业必不可缺的专业核心课程,也是动力工程、流体机械及工程等专业的专业课程。本课程由长期工作于本科生一线教学的教师授课,授课老师在高性能航空叶轮机械研究方面取得了出色的科研成果。
“叶轮机械”广泛应用于航空航天以及国民经济各领域。“叶轮机械原理”是飞行器动力工程专业必不可缺的专业核心课程,也是动力工程、流体机械及工程等专业的专业课程。本课程由长期工作于本科生一线教学的教师授课,授课老师在高性能航空叶轮机械研究方面取得了出色的科研成果。
—— 课程团队
课程概述

“叶轮机械原理”是飞行器动力工程专业必不可缺的专业核心课程。本门课程(40学时)与“综合实践”模块中的“叶轮机械综合实验”(16学时)一起构成完整的课程体系。它的任务是通过课堂教学环节,使学生掌握叶轮机械(压气机与涡轮)的基本概念、基本理论、工作原理以及基本计算技能,理解叶轮机械内复杂的流动性质及其流动参数变化规律等;通过实践环节,使学生了解叶轮机械的相关实验设备与仪器,并掌握基本的实验操作技能。通过“叶轮机械原理”课程的学习,为后续的“航空发动机原理”课程的学习及从事专业工作打下一定的基础。

授课目标

本课程通过课堂教学环节,使学生掌握叶轮机械(压气机与涡轮)的基本概念、基本理论、工作原理、工作过程以及基本计算技能,理解叶轮机械内复杂的流动性质、流动机理及其流动参数变化规律等,为后续专业知识的学习打下坚实的基础。

课程大纲

一.绪论

掌握叶轮机械的基本特征与基本功能,熟悉不同结构形式的叶轮机的性能特点,了解叶轮机械在航空航天领域、国民经济领域等的应用以及未来的发展方向。

1.叶片机的概念及分类

2.叶片机在航空发动机上的应用、叶片机的发展概况


二.航空叶片机的气动热力学基础

复习气动状态方程、理想气体的定义、比热及比热比等概念,滞止压力、滞止温度及气动力学函数等气动参数与工程热力学基本概念。从三大守恒定律出发,与叶轮机械的基本原理相结合,推导气体在叶片机内运动应遵循的基本方程。

1.热力学基本概念、滞止参数及气体动力学函数

2.叶片机内部气体运动的基本方程


三.轴流压气机工作原理

掌握表征压气机性能参数的定义及计算公式;了解介绍压气机基元级、平面叶栅、速度三角形等概念,并讨论速度三角形主要参数的影响;掌握压气机转子对气流的加功以及轴流压气机的基本增压原理,熟练使用轮缘功计算公式,扭速和反力度的定义与计算;了解压气机叶栅基本参数,掌握平面叶栅中的流动及其流动损失,平面叶栅实验方法,平面叶栅攻角特性和额定特性,扩散因子等概念;掌握压气机级的工作原理、简化径向平衡方程的推导与应用、叶片设计的扭向规律,压气机级的流动损失,超音速和跨音速压气机级的特点;并了解多级轴流压气机设计及有关轴流压气机的最新的技术发展。

1.轴流压气机组成与气动热力过程

2.轴流压气机的基元级、基元级的气流流动

3.基元级的增压原理

4.压气机基元级的气动设计

5.轴流压气机级的工作原理

6.超音速和跨音速轴流压气机级

7.多级轴流压气机设计简介


四.轴流压气机的特性及防喘振方法

掌握压气机特性的概念、单级压气机的特性变化规律、多级轴流压气机特性的特点以及压气机的通用特性线;了解压气机旋转失速、喘振、颤振、进口畸变等现象,掌握改善多级轴流压气机特性的方法和防喘措施。

1.轴流压气机特性曲线的定义及作用、单级轴流压气机特性

2.多级轴流压气机在非设计情况下的工作特点、相似理论在轴流压气机中的应用

3.压气机的非稳定工况与进口流场畸变

4.改善多级轴流压气机非设计工况性能的方法和防喘措施


五.轴流式涡轮

掌握涡轮基元级作功原理、速度三角形,反力度的概念、基元级和级的流动损失以及涡轮与压气机的异同之处;涡轮的扭向设计,多级涡轮效率与单级涡轮效率的关系。涡轮特性的表示方法,特性线的变化规律及原因,相似参数和通用特性。

1.概述、涡轮的基元级

2.涡轮级工作原理与设计

3.涡轮特性

预备知识

气体动力学、工程热力学、机械原理、高等数学等。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

1. 航空燃气轮机原理(上),彭泽琰、刘刚  编著,国防工业出版社,2000

2. 航空叶片机原理,朱俊强、刘前智编著,西北工业大学出版社,1995

3. Compressor Aerodynamics,Cumpsty N.A., Longman Scientific & Technical,1989.

4. 轴流压气机气动设计,秦鹏 译,NASA-SP-36,1965

5. 轴流压缩机原理与气动设计,李超俊、余文龙,机械工业出版社,1988

6. 离心式压缩机原理,徐忠,机械工业出版社,1990

7. 航空叶片机原理,胡俊、吴铁鹰等,国防工业出版社,2014

常见问题

Q :  学习该课程需要具备哪些基本知识?

A :  该课程是叶轮机械专业的专业基础课程,在学习前要具备气体动力学、工程热力学、机械原理等基本知识,同时该课程涉及到原理方程的推导,因此还要求学生具备较强的数学功底。


Q :  如何才能学好该课程?

A :  学习该课程首先要在课前做充分的准备;其次,上课时认真听讲做好笔记,勇于发言;然后课下要独立自主完成课后作业,并不断复习巩固所学知识;最后,应积极主动地与老师多交流。


西北工业大学
3 位授课老师
高丽敏

高丽敏

教授

茅晓晨

茅晓晨

副教授

曹志远

曹志远

副教授

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