流体机械设计及优化PDF电子书下载

第1章 流体机械的基本知识 1

1.1流体机械的分类及用途 1

1.1.1流体机械的分类 1

1.1.2流体机械的用途 4

1.2流体机械的基本方程 6

1.2.1流体的基本物理性质 6

1.2.2叶片式流体机械的基本方程式 7

1.3流体机械的主要性能参数 10

1.4流体机械的性能曲线与特性曲线 12

1.4.1流体机械的性能曲线 12

1.4.2流体机械的特性曲线 13

1.5流体机械的相似理论及比转速 14

1.5.1流动相似理论 14

1.5.2流体机械的相似准则 16

1.5.3流体机械的相似换算 17

1.5.4流体机械的比转速 19

1.6水力机械的空化、空蚀及磨损 22

1.6.1空化与空蚀 22

1.6.2水力机械的空化与空蚀 24

1.6.3水力机械空化与空蚀的特性参数 26

1.6.4水力机械中的磨损 30

1.6.5水力机械中空蚀与磨损的防护 32

1.7流体机械的新产品开发 33

1.7.1流体机械新产品的设计程序 33

1.7.2各设计阶段的主要内容 33

第2章 叶片泵的结构设计 35

2.1叶片泵概述 35

2.1.1叶片泵的分类 35

2.1.2叶片泵过流部件的作用和形式 38

2.2单级单吸式离心泵的典型结构 40

2.2.1单级单吸式离心泵的基本结构形式 40

2.2.2单级单吸式离心泵的零部件结构 42

2.3离心泵的其他典型结构 45

2.3.1单级单吸式离心泵的立式结构 45

2.3.2双支承泵的结构 46

2.3.3多级离心泵的结构 47

2.4轴流泵的典型结构 53

2.4.1立轴式轴流泵的结构 54

2.4.2贯流泵的结构 55

2.5混流泵的典型结构 56

2.6泵的主要辅助装置 57

2.6.1泵的密封结构 57

2.6.2轴向力的平衡装置 59

2.6.3径向力的平衡措施 60

2.6.4轴系振动校核 61

第3章 离心泵与混流泵的流动设计 62

3.1设计理论概述 62

3.1.1一元设计方法 63

3.1.2二元设计方法 63

3.1.3三元设计方法 64

3.2离心泵、混流泵叶轮主要设计参数的确定 65

3.2.1泵的主要设计参数和要求 65

3.2.2泵主要几何参数的计算和确定 71

3.3确定泵叶轮主要几何参数的其他方法 81

3.3.1相似设计法 81

3.3.2反问题设计法 85

3.4叶轮轴面流道及叶片的绘型方法 85

3.4.1轴面投影图的绘制 85

3.4.2轴面流线的绘制 88

3.4.3叶片进口边的确定 89

3.4.4叶片进口安放角的选择和计算 90

3.4.5保角变换法叶片绘型 92

3.5吸入室、压水室的水力设计 103

3.5.1吸入室的水力设计 103

3.5.2压水室的水力设计 103

第4章 轴流泵的流动设计 112

4.1概述 112

4.2轴流泵设计参数与结构参数的选择 113

4.2.1泵的效率估算 113

4.2.2泵的运行转速 113

4.2.3轮毂直径及轮毂比 113

4.2.4叶轮外径 114

4.2.5叶栅稠密度 115

4.2.6叶片数及叶片翼型厚度 115

4.3轴流式叶轮进出口轴向速度及环量的分布规律 116

4.3.1等轴向速度及等环量的分布规律 116

4.3.2给定的速度及环量分布规律 117

4.4升力法设计轴流式叶轮的叶片 118

4.4.1升力法设计轴流式叶轮的基本方法 118

4.4.2轴流式叶轮的水力效率及空化性能预估 120

4.4.3升力法设计轴流式叶轮叶片的主要步骤 121

4.4.4轴流式叶轮叶片的木模图 122

4.5导叶、弯管和出水流道的设计 125

4.5.1导叶的设计 125

4.5.2弯管 128

4.5.3出水流道 128

第5章 流体机械内部流动模拟及性能预测 129

5.1概述 129

5.2泵的几何建模与网格划分 129

5.2.1叶轮模型分析 129

5.2.2叶轮流道区域建模 130

5.2.3叶轮区的网格划分 131

5.2.4吸入室和压水室的网格划分 133

5.2.5设置边界条件及体的类型 133

5.3 Fluent求解器相关设置及结果的后处理 135

5.3.1 Fluent求解器设置 135

5.3.2计算结果的后处理 141

5.4 CFD流动解析需要注意的问题 143

5.4.1模型选择 144

5.4.2解析精度的评价 145

第6章 流体机械的运行优化及设计优化 147

6.1改善流体机械运行质量的基本措施 147

6.1.1与产品本身相关的改进措施 147

6.1.2与流体机械系统相关的对策 148

6.2泵的运行特性 148

6.2.1泵运行工况点的确定 148

6.2.2泵的串联 150

6.2.3泵的并联 152

6.3泵的运行工况调节 153

6.3.1变转速调节方法 153

6.3.2切割叶轮外径法 155

6.4泵的运行优化 156

6.4.1合理调整运行工况 156

6.4.2基于遗传算法的泵系统运行优化 157

6.5流体机械的现代优化设计方法 163

6.5.1流体机械内部流动的诊断方法 163

6.5.2基于CFD技术的流体机械设计优化 165

6.5.3流体机械水力设计优化 167

附录 169

附录A常见流体的物理性质 169

附录B几种IS泵的设计参数与轴面流道 170

附录C离心泵的总体装配图与叶轮的零件图示例 172

参考文献 175