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第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 离心泵水力设计方法的研究现状 1

1.2.1 相似设计法 1

1.2.2 速度系数法 2

1.2.3 面积比法 2

1.2.4 优化设计方法 3

1.3 离心泵CAD软件开发的研究现状 4

1.3.1 二维水力设计 5

1.3.2 三维造型设计 5

1.4 离心泵流固耦合的研究进展 7

1.5 离心泵流体诱导振动噪声的研究进展 8

1.5.1 流动诱导振动噪声 8

1.5.2 空化诱导振动噪声 9

1.6 低比转数离心泵驼峰现象的研究进展 9

1.6.1 控制叶轮主要几何参数 10

1.6.2 控制压水室主要几何参数 11

1.6.3 其他方法 11

参考文献 12

第2章 离心泵多工况水力优化设计方法 18

2.1 离心泵全流量范围的能量性能计算模型 18

2.1.1 理论扬程计算 18

2.1.2 水力损失模型 20

2.1.3 容积损失 23

2.1.4 机械损失 23

2.1.5 总效率 24

2.1.6 离心泵能量计算模型验证 24

2.1.7 损失系数修正 26

2.2 离心泵多工况水力性能优化设计 36

2.2.1 多工况水力性能优化设计方法 36

2.2.2 多工况水力性能优化数学模型 37

2.2.3 优化算法 38

2.2.4 能量性能计算程序的开发 39

2.2.5 设计实例 41

2.3 离心泵叶轮轴面图多工况自动CFD优化方法 45

2.3.1 控制参数 45

2.3.2 优化理论及方法 46

2.3.3 Isight集成各软件的关键技术 48

2.3.4 叶轮轴面图多工况优化实例 49

参考文献 55

第3章 离心泵CAD软件 57

3.1 ObjectARX应用程序 57

3.1.1 ARX应用程序结构 57

3.1.2 注册新的AutoCAD命令 58

3.1.3 加载ARX应用程序 59

3.1.4 卸载ARX应用程序 59

3.1.5 ARX应用程序实例 59

3.2 离心泵二维水力设计CAD软件开发 71

3.2.1 吸水室CAD软件 71

3.2.2 诱导轮CAD软件 74

3.2.3 叶轮CAD软件 81

3.2.4 蜗壳CAD软件 85

3.2.5 径向导叶CAD软件 88

3.2.6 空间导叶CAD软件 90

3.3 Pro/TOOLKIT应用程序 93

3.3.1 Pro/TOOLKIT应用程序介绍 93

3.3.2 Pro/TOOLKIT应用程序实例 97

3.4 离心泵参数化三维造型CAD软件开发 107

3.4.1 吸水室三维参数化造型CAD软件 107

3.4.2 诱导轮三维参数化造型CAD软件 107

3.4.3 圆柱叶片三维参数化造型CAD软件 108

3.4.4 扭曲叶片三维参数化造型CAD软件 108

3.4.5 蜗壳三维参数化造型CAD软件 110

3.4.6 径向导叶三维参数化造型CAD软件 110

3.4.7 空间导叶三维参数化造型CAD软件 111

参考文献 112

第4章 离心泵流固耦合计算方法 113

4.1 多级离心泵的结构与参数 113

4.1.1 总体结构 113

4.1.2 首级叶轮结构与参数 114

4.1.3 2-8级叶轮的结构与参数 114

4.1.4 半螺旋形吸水室设计 115

4.1.5 1-7级蜗壳的结构与参数 115

4.1.6 末级蜗壳设计 115

4.1.7 各级泵的三维造型装配 118

4.2 水体与结构体网格生成 118

4.2.1 各级泵的三维水体造型的网格划分 118

4.2.2 各级泵的结构体造型的网格划分 119

4.3 多级蜗壳式离心泵流固耦合计算与分析 120

4.3.1 流固耦合求解过程的建立 120

4.3.2 各级泵变形对流场影响分析 121

4.3.3 各级泵流固耦合前后监测点压力对比分析 134

4.3.4 各级泵结构动力特性分析 139

4.4 多级蜗壳式离心泵转子部件模态分析 149

4.4.1 模态阶数的提取 149

4.4.2 模态分析过程 151

4.4.3 模态分析结果 151

参考文献 156

第5章 离心泵水动力噪声数值计算 157

5.1 离心泵水动力噪声机理 157

5.1.1 动静干涉 157

5.1.2 旋转失速 157

5.1.3 空化 158

5.1.4 离心泵水动力噪声的分类 158

5.2 离心泵瞬态内流场计算 158

5.2.1 计算模型 158

5.2.2 计算网格及边界条件 160

5.2.3 偶极子声源提取及压力脉动测点布置 162

5.2.4 压力脉动预测 164

5.3 离心泵内部近场噪声计算分析 165

5.4 离心泵内场水动力噪声试验及数值预测 166

5.4.1 离心泵内场水动力噪声试验方案 166

5.4.2 离心泵内场水动力噪声试验结果 171

5.4.3 声学数值模拟方法 174

5.4.4 离心泵水动力内场噪声计算步骤 175

5.4.5 内声场计算结果 188

5.5 声振耦合计算离心泵外场噪声 190

5.5.1 声振耦合计算方法 191

5.5.2 离心泵水动力外场噪声计算步骤 191

5.5.3 外声场结果分析 201

5.5.4 不同叶片出口角对外场噪声的影响 203

5.5.5 不同叶轮出口宽度对外场噪声的影响 207

参考文献 209

第6章 低比转数离心泵驼峰现象的控制 210

6.1 低比转数离心泵驼峰现象的控制方法 210

6.1.1 驼峰现象的理论分析 210

6.1.2 低比转数离心泵驼峰现象控制方程 211

6.1.3 损失修正系数的计算 215

6.1.4 计算驼峰值 217

6.2 控制方程的验证 219

6.2.1 模型泵一的水力设计 219

6.2.2 模型泵二的水力设计 220

6.2.3 模型泵外特性试验 220

6.3 驼峰现象的内流机理分析 222

6.3.1 三维造型及网格划分 222

6.3.2 边界条件、湍流模型及求解算法 224

6.3.3 模型泵外特性计算 224

6.3.4 性能预测 224

6.3.5 模型泵一水力损失分析 226

6.3.6 模型泵二水力损失分析 227

6.3.7 模型泵一的内流场分析 228

6.3.8 模型泵二的内流场分析 235

6.4 驼峰现象的内流PIV测试 239

6.4.1 试验方案 239

6.4.2 PIV试验台 240

6.4.3 叶轮相对速度流场 240

6.4.4 蜗壳速度流场 242

6.4.5 蜗壳出口冲击损失分析 244

参考文献 245