全书共分8章，第1章为热力学和空气动力学基础知识，是气动性能参数测试的基础。第2章为气流压力和速度测量技术，讨论了三孔探针和五孔探针的使用方法，以及各种先进的气流速度测量技术。第3章为气流温度测量技术。第4章为常用传感器及其参数测试。第5章为误差分析及实验数据处理，重点介绍了误差传递理论在叶轮机械实验方案规划和精度分析中的应用。第6章为轴流式叶轮机械的实验方案，列举了平面叶栅实验方案、实验数据处理分析方法、级间流场测试方案及注意事项。第7章为离心压缩机的实验研究方法，着重介绍了叶片表面压力的动态测试、旋转失速状态下的气流参数测试、空间流场的非定常速度和压力测试、压缩机叶轮表面压力的动态测试。第8章为通风机的性能实验，介绍了通风机的整机和部件气动性能的实验方法。

本书适合从事叶轮机械气动性能实验的专业技术人员，也可以作为能源与动力专业本科生和硕士研究生专业课的教材和指导书。

第1章热力学与空气动力学基础知识

1.1热力学的基本概念

1.1.1热力学的物质体系、平衡和可逆过程

1.1.2热力学第一定律、内能与焓

1.2开口系统能量方程式

1.2.1开口系统能量方程

1.2.2稳态流动能量方程

1.2.3稳定流动能量方程分析

1.2.4稳定流动能量方程式应用

1.3熵与流动损失的关系

1.3.1状态参数熵的定义

1.3.2热力学第二定律

1.4声速与马赫数

1.4.1声速

1.4.2马赫数

1.5高速一维定常流基本方程

1.5.1一维定常绝热流动的能量方程式

1.5.2总参数（滞止参数）的定义

1.5.3熵增与总压损失的关系

1.5.4气体压缩性的考虑标准

1.6临界参数

1.7速度系数

1.8绝热流动过程中截面面积与速度系数、热力学参数的关系

第2章气流压力和速度测量技术

2.1气流总压测量技术

2.2气流静压测量方法

2.2.1壁面静压孔

2.2.2静压管

2.3气流速度测量方法

2.3.1气流速度的测量

2.3.2气流速度与方向的测量

2.4二维流场的速度测量方法

2.5三维流场速度的测量方法

2.6热线风速仪

2.6.1探头及其型式

2.6.2工作原理及使用方法

2.7激光多普勒测量仪

2.7.1差动多普勒效应

2.7.2光混频

2.7.3流向判别

2.7.4多普勒测量仪的特点

第3章气流温度测量技术

3.1高速气流的温度测量

3.1.1有效温度、速度误差及复温系数

3.1.2复温系数的测定

3.1.3减小速度误差的方法

3.2气流温度的动态测量

3.2.1时间常数及动态响应误差

3.2.2减小动态响应误差的方法

3.3先进测温技术简介

3.3.1激光全息测温

3.3.2红外测温

第4章常用传感器及其参数测试

4.1压力传感器

4.2温度传感器

4.2.1热电偶温度计

4.2.2热电阻温度计

4.2.3热敏电阻

4.3流量测量

4.3.1测量截面速度法

4.3.2节流流量计

4.4转速传感器

4.5扭矩测量

4.6功率测量

第5章误差分析及实验数据处理

5.1误差的基本概念

5.1.1真值与误差

5.1.2算术平均值与偏差

5.1.3误差的分类

5.2偶然误差的消除方法

5.3系统误差

5.3.1系统误差及其减小方法

5.3.2系统误差的合成

5.3.3仪表精度指标与系统误差之间的关系

5.4误差的传递

5.5误差传递理论在实验方案规划中的应用

5.5.1计算间接测量参数的误差

5.5.2找出降低间接测量量误差的关键参数

5.5.3论证实验方案是否可行

5.6实验数据的处理

5.6.1数据位数的确定

5.6.2粗大误差数据的剔除

5.6.3实验数据的加权处理

第6章轴流式叶轮机械的实验方案

6.1涡轮平面叶栅实验

6.1.1实验装置

6.1.2实验数据的处理

6.1.3平面叶栅实验存在的问题及注意事项

6.2测量坐标系的定义及二次流数据处理

6.2.1测量坐标系的定义

6.2.2二次流的定义

6.2.3二次流产生的机理

6.3叶型表面压力的测试

6.4轴流压气机基元级气动性能测试

6.4.1实验装置

6.4.2实验数据的处理

6.5级间流场测试的注意事项和问题

6.5.1流场不均匀的影响

6.5.2测量探头堵塞的影响

6.5.3测量探头的强度问题

6.5.4感受器的自振频率

6.6涡轮整机实验方案

第7章离心压缩机的实验研究方法

7.1离心压缩机整机实验

7.1.1实验装置

7.1.2实验数据的处理

7.1.3测量过程中的注意事项

7.2离心压缩机的一级的气动性能实验

7.2.1实验装置

7.2.2各测试截面的实验数据处理

7.2.3实验得到的气动性能参数

7.2.4实验的注意事项

7.3静止部件气动性能的实验方案

7.3.1总压损失系数和特征截面速度分布的测试

7.3.2离心静止部件表面静压分布的测试

7.4叶片表面压力的动态测试方案

7.4.1实验装置

7.4.2实验的难点及注意事项

7.5旋转失速状态下的气流参数测试技术

7.5.1失速团数与传播速度测量原理

7.5.2测量方法

7.6空间流场的非定常速度和压力测量工具

7.7离心压缩机叶轮表面压力的动态测试

7.7.1实验装置及测试原理

7.7.2实验中的注意事项

7.8离心压缩机进口流场的动态监测技术简介

第8章通风机的性能实验

8.1通风机整机的实验方案及性能计算

8.1.1进气实验方案

8.1.2出气实验装置

8.1.3进出气实验装置

8.2通风机实验装置中管路压力损失的计算

8.3考虑压缩性影响的修正计算

8.4性能换算及特性曲线的绘制

8.5大气密度的计算

8.5.1湿空气的概念

8.5.2湿度与含湿量

8.5.3湿空气的气体常数R、分子量μ及密度ρ的计算

8.5.4湿空气密度的计算

8.6通风机叶片空间扭曲规律的实验研究

8.6.1通风机级叶片全压升与环量指数之间的关系

8.6.2实验方案及典型测量结果

8.6.3实验中的注意事项

附录A流动参数与马赫数Ma（λ数）的关系（部分，至Ma=2.0)

附录B铂铑10铂热电偶（S型）分度表（ITS90）

附录C铂铑30铂铑6热电偶(B型)分度表

附录D镍铬铜镍(康铜)热电偶(E型)分度表

附录E铁铜镍(康铜)热电偶(J型)分度表

附录F铜铜镍(康铜)热电偶(T型)分度表

附录G铂热电阻值分度表

附录H铜热电阻值分度表

附录I水蒸汽的饱和压力与密度

附录J相对湿度φ换算表

参考文献2100433B

叶轮机械包括汽轮机、燃气轮机、离心式压缩机、轴流式压气机等，提高其气动性能的重要性不言而喻，实验研究一直是必不可少的研究手段之一。在工作过程中，笔者发现缺少介绍叶轮机械气动性能实验研究的专业书籍，于是结合多年的研究基础，整理撰写了《叶轮机械气动性能的实验研究方法》一书。

本书系统地介绍了叶轮机械气动性能的实验原理、专业测试工具的使用方法、目前先进的实验手段、实验结果的专业分析方法。总结和提出多种叶轮机械气动性能的实验方案，分析了其中的关键问题，并探讨了解决这些问题的手段和方法，给出了实验数据的处理方法和实验结果的分析方法。

在本书的撰写过程中，王晓放教授对本书的内容提出了很多宝贵的意见，在此特别感谢。同时也要感谢对本书给予极大关注的研究所的同事们，更要感谢“985”学科经费对实验台建设及本书出版的支持。

由于本人的水平有限，不免有错误和不足之处，恳请广大读者给予批评指正。

田夫大连理工大学能源与动力学院2013年10月

从叶轮机械原理和流动理论出发，提出叶片几何形状最佳气动性能设计的目标泛函J，该目标泛函体现了耗散能量最小和外力作功最小（如压气机），是全物理、全三维的。运用大量的张量分析，将目标泛函J转换为叶片几何形状S的函数，得到关于叶片几何形状最优控制问题的欧拉-拉格朗日方程，其状态方程为三维Navier-Stokes方程。通过研究最优控制问题数值求解的新方法和高效求解N-S方程的新算法，最终实现利用计算机自动生成具有最小能量损失的高效新型叶轮机械叶片。本项目中提出全新的目标泛函及相应的数学方法，解决了传统叶片设计方法的各种物理假设和最佳流动分布的确定，它体现了数学、力学、叶轮机械三个学科的交叉，从创新性源头上提出了设计叶片几何形状的新理论、新方法，是一种科学探索。 2100433B