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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