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第1章 绪论1

1.1 泵的定义和分类1

1.2 离心泵概述2

1.2.1 离心泵的定义2

1.2.2 离心泵的工作原理2

1.2.3 离心泵的分类3

1.2.4 离心泵的结构型式3

1.3 数值模拟技术概述4

第2章 离心泵基础理论6

2.1 基本参数6

2.1.1 流量6

2.1.2 扬程6

2.1.3 转速7

2.1.4 功率和效率7

2.1.5 空化（汽蚀）余量7

2.2 基本方程7

2.2.1 基本方程的推导8

2.2.2 基本方程的几点说明9

2.3 比转速9

2.3.1 比转速的推导9

2.3.2 关于比转速的几点说明10

2.4 离心泵特性曲线11

2.4.1 离心泵的特性曲线11

2.4.2 离心泵特性曲线的形状分析12

2.4.3 几何参数对离心泵特性曲线的影响14

2.5 相似理论16

2.5.1 相似理论的基本概念16

2.5.2 泵相似定律16

2.5.3 泵相似定律的应用17

2.6 离心泵能量损失19

2.6.1 离心泵内的各种损失及泵的效率19

2.6.2 离心泵损失的计算20

第3章 离心泵内部不稳定流动现象22

3.1 动静干涉22

3.2 回流23

3.3 黏性尾流（射流-尾迹）24

3.4 失速24

3.5 泵空化（汽蚀）理论25

3.5.1 泵内空化（汽蚀）的发生过程25

3.5.2 离心泵发生空化时的危害26

3.5.3 空化（汽蚀）基本方程式26

3.5.4 空化（汽蚀）余量计算方法28

3.5.5 装置空化（汽蚀）余量计算方法30

3.5.6 提高离心泵抗汽蚀性能的措施33

第4章 过流部件水力设计37

4.1 设计参数及其水力结构方案确定37

4.1.1 介质的性质37

4.1.2 设计流量、扬程37

4.1.3 空化（汽蚀）余量的确定38

4.1.4 转速、比转速和水力结构的确定38

4.1.5 泵效率的预估40

4.1.6 确定泵进出口直径41

4.2 吸水室水力设计42

4.3 叶轮水力设计43

4.3.1 泵轴径和叶轮轮毂直径的初步计算43

4.3.2 叶轮主要尺寸的确定方法43

4.3.3 叶片绘型52

4.4 压水室水力设计56

第5章 离心泵CFD理论与应用62

5.1 概述62

5.1.1 CFD技术简介62

5.1.2 CFD基础理论和计算方法63

5.1.3 常用的CFD商用软件66

5.1.4 离心泵CFD计算中的注意事项69

5.2 叶轮、压水室水力模型绘制74

5.2.1 叶轮水体三维造型74

5.2.2 蜗壳水体造型77

5.3 流体域的网格生成79

5.3.1 离心泵几何模型的导入80

5.3.2 切分流体域及边界面81

5.3.3 生成网格84

5.4 CFD模拟及后处理87

5.4.1 求解设置87

5.4.2 后处理94

第6章 离心泵性能优化设计97

6.1 离心泵优化设计理论与实例97

6.1.1 能量损失分析法97

6.1.2 优化方法简介100

6.2 离心泵的参数化设计与造型114

6.2.1 CFturbo参数化设计简介114

6.2.2 Pro／E（Creo）和CATIA的参数化造型简介116

6.3 Isight参数优化方法介绍117

6.3.1 Isight简介117

6.3.2 主要功能118

6.3.3 运行界面119

6.4 基于Isight的泵智能优化平台搭建与优化实例121

6.4.1 Isight组件121

6.4.2 应用程序集成129

第7章 离心泵空化和气液两相流数值模拟132

7.1 纯水条件下基于CFX的离心泵内流数值模拟132

7.2 离心泵空化数值模拟140

7.2.1 基于简化R-P方程的空泡动力学模型140

7.2.2 基于CFX的离心泵空化数值模拟140

7.2.3 空化模型的修改144

7.3 来流含气条件下离心泵内流数值模拟145

7.3.1 常用的气液两相流数值模拟方法和模型145

7.3.2 基于CFX的离心泵气液两相流数值模拟146

第8章 离心泵流动诱导噪声数值模拟156

8.1 离心泵噪声和数值模拟方法156

8.1.1 离心泵噪声的来源及传播模型156

8.1.2 离心泵流动诱导噪声数值求解方法157

8.1.3 ACTRAN软件简介159

8.2 离心泵水动力学噪声数值模拟159

8.3 离心泵流动诱导结构辐射噪声数值模拟179

第9章 离心泵模态计算和流固耦合数值模拟198

9.1 模态分析理论与计算198

9.1.1 模态分析理论198

9.1.2 模态分析中的几何体199

9.1.3 载荷和约束及求解结果199

9.1.4 模态分析过程200

9.2 离心泵流固耦合理论205

9.2.1 流体动力学理论205

9.2.2 固体弹性结构的有限元理论206

9.2.3 流固耦合求解理论依据206

9.3 基于ANSYS Workbench平台的离心泵流固耦合数值计算207

9.3.1 结构域设置208

9.3.2 流体域设置212

9.3.3 流固耦合计算结果后处理215

第10章 离心泵水力实验219

10.1 实验种类和基本装备219

10.2 泵实验中参数的测量与计算223

10.2.1 扬程的测量与计算223

10.2.2 流量的测量与计算225

10.2.3 轴功率的测量与计算226

10.2.4 转速的测量与计算228

10.2.5 效率的测量与计算231

10.2.6 空化余量的测量与计算231

10.2.7 振动和噪声信号的测量与评价232

10.3 实验结果的整理234

10.3.1 换算为规定转速下的性能234

10.3.2 性能曲线拟合234

10.3.3 振动噪声评级237

10.4 实验数据用于数值模拟239

参考文献240