本书是中国科学院院士、中国科学院工程热物理研究所研究员蔡睿贤1958－2007年间发表的300多篇学术论文的精选文集，内容包括四部分：第一部分，叶轮机械气动热力学；第二部分，能源动力系统；第三部分，严格简明解析解；第四部分，其他。

  本书可供高校工程热物理、热能工程、机械等专业的师生阅读，也可供科研院所的研究人员参考。

    近年来，有些同寅建议我出书。自己也曾考虑过：大半辈子各种形式的文章写过不少，就是未成功写过书，是否弥补一下？30多岁时在清华大学教本专业主课“叶轮机械原理”，也算努力，教学效果逐步有所提高（其中主要一招是听赵访熊校长的教导，每堂课必准备一个与讲授内容有密切关系的笑话）。当时，教研组要我写一本教材，我欣然应命，但只出了一份油印稿就开始“文革”，该书稿的下场也就不必多说了。可以自慰的是：该书稿“文革”后在清华还发挥了一点作用，总算没有白干，不过，那时我已经不在清华了。此后又过了30多年，年近古稀，有一天想起这些年在燃气轮机装置的理解与分析上，亦有些与众不同之处，也许还值得一提，供高级科普之用，于是，终于有了动笔的“决心”。然而，仅仅写出了第一章第一大节，就因各种琐事，还有非干不可的其他事项而不得不搁笔，一直延宕至今。

　　到了今年，同寅们又屡屡建议我写点东西。考虑到同寅们的真诚和热心，又考虑到各种事务性的差事均已先行办理，想如上一次那样自我停歇，实在对不起众多同寅，于是只好承诺来个真正的“决心”，非要尽快出本书不可！但表态容易，真正落实这个“决心”可就难了。我的文笔粗滞，一天写不了多少字，何况又未退休，“正事”（不能也不敢说是“杂事”）依旧繁多，加上日渐衰老，已非当年之“拼命三郎”，可以夜以继日。如何落实这个“决心”，践约出书？情急之下，我突然想到可以搞一个集子，也就是科技论文选集，这不也是出书么？！于是就开始择优挑选，将以往陆续发表的各种论文加以整理。当然，要认真“择优”，不能对不起读者与同寅，自忖所选论文当然比不上大师之作，但除几篇多少出于怀旧而挑选的论文之外，所选的大多数论文至少在发表时尚有一定创新之处，其中的很多观点和结论至今还有一些理论与实用价值。如此想来，自己也就有了这种“可以交差”的信心。不管怎么说，既然是集子，既然要把那些曾经发表过的东西重新拿出来示人，就要尽量挑选那些比较好的论文，这不光是为了完成出书任务，了却一桩心事，还要能对同寅们多少有个交代。假如这个集子还能对同行和晚辈学子有所启迪，那就是我的造化了。

　　本文集的主要内容分为三个部分：叶轮机械与气动热力学，能源动力系统，严格简明解析解；另有3篇拙文不好归入这三部分，遂有单独的一个“其他”部分。各部分均按发表时间排序。很凑巧，我的历史与“三”大有不解之缘：除上述三种学科内容外，自己的小学、初中、大学均分别念过三所（大学在清华、北航与交大，分别进过三种专业）；工作类型也有三种：大学老师、工厂工程师、研究所研究员。其他凑巧与“三”有关的轶事还包括：被选上科学院学部委员（后来改称为院士）的同班同学也是三人。写上这一段，是想顺便夹带我对科技学习是“专”好还是“通”好的想法。我这一代人，在专业上大多是“从一而终”，相对而言，我的经历是比较“通”的。最初我想这多倒霉，变来变去，后来经历多了，倒觉得“通”也有其好处。不过，我的“通”经历是在三样比较相近的“专”中转圈的，也许是“通”中带“专”或者“专”不忘“通”比较好。可能话说偏了，下面按上述的三个主要部分再略加描述。

　　有关叶轮机械与气动热力学的大部分工作是在吴仲华先生直接指导下进行的。我刚参加工作就被他指定为助教，在他身边工作时间很长，当过多年的助手，应该说获益良多。我的体会是大师平常的身教（一般的共事经历、讨论与聊天等）比言教（正式上课）更重要。即使在先生去世后，我的成绩某种程度上也可以说是先生言传身教的结果。吴先生是国际叶轮机械与气动热力学领域的一流权威，他始终对我要求甚严，所以这部分论文我自觉至少是及格的，这部分工作的一个主要内容就是发展了吴先生的中心流线法。

　　后来，我从事能源动力系统的研究，也是吴先生指令的。他认为发展动力系统很重要，而当时工程热物理研究所这方面人员很少，他认为我有三种行业的工作经历，比较“通”，让我也参加系统方面的工作。加上当时所里在叶轮机械方面力量特强，我的工作也就逐渐由叶轮机械气动热力学转向更多地从事能源动力系统的研究。这部分工作的主要内容涉及新的热力循环系统和新的循环理论分析方法，有些论文则对某些权威见解进行了讨论与扬弃。

　　在严格简明解析解部分，除1篇论文外，其他都是1990年代以后撰写的，时间比较晚近。虽然吴先生已经辞世，但这些文章中仍有他的影响。其实，以前我改进他的中心流线法，基本招数就是解析化；在从事能源动力系统的研究工作中，也有不少解析化的痕迹。非线性或多变数的严格简明解析解，其实在20世纪中叶已极少有新解，因为太难导出，而且电子计算机与计算方法的迅速发展也部分降低了解析解的作用。但解析解的重要理论意义以及作为标准解来发展数值解的方法等，则是无可代替的。这部分内容给出的解都是创新的解，例如非定常带激波的解，场协同传热解等。此外，这部分内容还给出了一些求解析解的新方法与思路。

　　读者如果看过本书，也许会奇怪为什么所有论文的作者都没有吴仲华先生的名字。其实，不只是选出来的这几十篇论文，所有我公开发表的论文，没有一篇论文的作者署名中出现吴先生的名字。反过来，吴先生的所有论文作者中也没有我的名字。这是按吴先生的严格要求办的。早年他就对我说过，作为一篇论文的作者，应该是对该论文有重要或突出贡献的，我以后就完全照此办理，尤其不想让别人觉得我想让吴先生在论文上签名以提高身价。尽管如此，吴先生对我的研究工作仍旧多有指教，我也替他校阅过不少论文，甚或提点小建议，但习惯上都互不署名，最多在文后写上致谢的字样。唯一有一次互相认为都该署名的（包括其他同志的署名），但后来高层领导建议集中突出主要人物，于是署名也就只有吴先生一人。

　　最后自我评价：本书中既有一般而特色不甚明显的论文，也有一些有创见的著述。后者基本上都是对已有的成熟结论与权威说法，在有根据的情况下提出的异议。如果全无异议，何来创新？长江后浪推前浪，一浪更比一浪强。希望读者诸君，特别是年青学子们敢于创新、善于创新，有所发展、有所突破，不断超越前人。这也算是我的人生感悟吧。

自序Ⅰ

第一部分叶轮机械气动热力学

小功率燃气透平转速的选择

平面叶栅的中心流线法解析解

静叶内围带对轴流式压气机气动性能的影响及4500马力机车燃气轮机的热力性能

燃气轮机起动与压气机低速特性

Constraint on Design Parameters and  Twist of S1 Surfaces in Turbomachines

A Summary of Developments of the MeanStreamline Method in China

校验叶轮机械三维数值解的某些解析解

An Improved Simple Method for Designing Optimum Annular Diffusers

轴流式叶栅完全反问题工程解

A Rapid Engineering Method for Solving Poisson  Equation in A Doubly 

Connected Region

Basic Analysis of CounterRotating Turbines

三对转涡轮及其基本分析

透平叶栅自动设计程序

Discussion on “The Influence of Shrouded Stator Cavity Flows on Multistage 

Compressor Performance”

有关对转涡轮基本设计与应用的进一步思考

第二部分能源动力系统

在燃烧室及后燃室中产生给定温度燃气所需燃料量的计算公式的讨论

余热锅炉式燃气蒸汽轮机联合循环近似热力学分析

Discussion on “Thermodynamic Availability and Its Application to Combined Heat 

and Power Plant”

功热并供评价准则及燃气轮机功热并供基本分析

甲醇燃料燃气轮机及其效率

Comparison Method for Complex Cycle Analysis

燃气轮机回热循环新析

余热锅炉变工况计算

Analysis of A Novel Hydrogen and Oxygen Combined Cycle

工程热物理研究所建所以来热力循环分析研究工作综述

The Basic Performance of Combined Cycles and Their Optimum Gas Turbine 

Pressure Ratios

涡扇发动机内外函回热分析

论可再生能源动力装置的评价指标及优化方向

Analytical Solutions and Typical Characteristics of PartLoad Performances of 

Single Shaft Gas Turbine and Its Cogeneration

无补燃余热锅炉型联合循环性能的简捷估算方法

关于分布式能源系统的思考

Analysis of the Recuperative Gas Turbine Cycle with a Recuperator Located 

between Turbines

An Advanced Zero Emission Power Cycle with Integrated Low Temperature 

Thermal Energy

An Advanced OxyFuel Power Cycle with High Efficiency

A Novel Hybrid OxyFuel Power Cycle Utilizing Solar Thermal Energy

A Proposed Scheme for Coal Fired Combined Cycle and Its Concise 

Performance

第三部分严格简明解析解

Unsteady OneDimensional Analytical Solutions  for Bioheat Transfer Equations

Explicit Analytical Solutions of NonFourier Heat Conduction Equation for 

IC Chip

Some Explicit Analytical Solutions of Unsteady Compressible Flow

关于完全气体无粘可压流动的解析解

OneDimensional Algebraic Explicit Analytical Solutions of Unsteady Non

Fourier Heat Conduction in a Sphere

非定常可压等熵流非线性方程显式解析解的推导

Explicit Analytical Wave Solutions of Unsteady 1D Ideal Gas Flow with Friction 

and Heat Transfer

Some Algebraically Explicit Analytical Solutions of Unsteady Nonlinear Heat 

Conduction

两相非定常流的一些显式解析解

Explicit Analytical Solutions of the Anisotropic Brinkman Model for the Natural 

Convection in Porous Media

Explicit Analytical Solutions of Incompressible Unsteady 2D Laminar Flow 

with Heat Transfer

Explicit Analytical Solutions of Linear and Nonlinear Interior Heat and Mass 

Transfer Equation Sets for Drying Process

Explicit Analytical Solutions of 2D Laminar Natural Convection

Exact Solutions of Double Diffusive Convection in Cylindrical Coordinates 

with Le=1

Algebraically Explicit Analytical Solutions of Unsteady 3D Nonlinear NonFourier

(Hyperbolic) Heat Conduction

Algebraically Explicit Analytical Solutions for the Unsteady NonNewtonian 

Swirling Flow in an Annular Pipe

Discussion on the Convective Heat Transfer and Field Synergy Principle

第四部分其他

红套加销钉盘鼓式等鼓径转子的简化强度计算方法及其计算结果分析

应该由谁决定中国基础性研究的方向

确定科研评价准则要万分慎重

后记