第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 瞬态水力激振流固耦合机理研究现状 3
1.2.1 流固耦合理论及求解方法 3
1.2.2 离心泵瞬态水力激振及流固耦合特性 7
1.3 动静干涉湍流场非定常特性研究现状 11
1.4 本书主要研究内容 14
第2章 离心泵三维湍流-结构耦合方法相关理论 17
2.1 计算流体动力学理论基础 17
2.1.1 流体动力学基本方程 17
2.1.2 SSTk-ω湍流模型 19
2.1.3 壁面函数 19
2.2 固体弹性结构的有限元理论 20
2.3 流固耦合求解的理论依据 20
2.3.1 ALE描述 20
2.3.2 耦合求解策略 22
2.3.3 数据传递动力学条件及耦合收敛标准 24
第3章 离心泵转子系统水力激振试验研究 27
3.1 试验系统 27
3.1.1 试验回路系统 27
3.1.2 测量传感器及其系统校准 30
3.1.3 数据采集系统 44
3.2 试验方案与步骤 50
3.3 水力激振数据处理方式 54
3.4 离心泵转子水力激振试验结果与分析 58
3.4.1 模型离心泵性能曲线 59
3.4.2 转子“湿”条件下距离测量结果 59
3.4.3 转子“干”条件下距离测量结果 61
3.4.4 各转速及流量工况下转子瞬态水力激振结果 62
3.5 本章小结 64
第4章 单叶片离心泵叶轮瞬态流固耦合数值计算 66
4.1 计算模型及网格划分 66
4.2 流固耦合模拟方法及关键参数确定 72
4.2.1 流固耦合计算的边界及初始条件 72
4.2.2 单向和双向流固耦合计算实现方法 79
4.2.3 流固耦合交界面数据传递和映射 79
4.2.4 动静坐标系下流固耦合振动结果的转换 84
4.2.5 耦合计算过程中的阻尼系数 85
4.2.6 耦合计算过程中的网格刚度 89
4.2.7 松弛因子和收敛目标 92
4.3 模态理论及其结果分析 93
4.3.1 模态理论 93
4.3.2 单叶片叶轮模态求解结果与分析 94
4.4 径向水力激振力求解结果与分析 96
4.5 瞬态流固耦合振动位移计算结果与分析 104
4.6 流固耦合作用对非定常压力场影响的对比分析 111
4.7 基于双向耦合的单叶片离心泵叶轮动应力分析 114
4.8 本章小结 121
第5章 单叶片离心泵内部流动非定常强度分析 123
5.1 离心泵内部流动非定常强度定义方法 123
5.1.1 压力脉动强度系数 125
5.1.2 速度非定常强度系数和湍流强度系数 126
5.2 单叶片离心泵内部压力脉动试验研究 130
5.2.1 瞬态压力传感器测量系统及校准 130
5.2.2 试验测量结果与数值计算的对比 133
5.3 额定转速下内部流动非定常强度结果及分析 136
5.3.1 压力脉动强度分布及分析 136
5.3.2 速度非定常强度及湍流强度分布及分析 141
5.4 低转速运行工况下内部流动非定常强度分析 144
5.4.1 压力脉动强度分布及分析 145
5.4.2 速度非定常强度及湍流强度分布及分析 149
5.5 本章小结 156
第6章 普通离心泵流固耦合数值模拟及流动非定常强度分析 157
6.1 计算模型及网格划分 157
6.2 蜗壳式普通离心泵流固耦合数值模拟 160
6.2.1 瞬态双向流固耦合数值模拟的参数条件 160
6.2.2 离心泵叶轮模态分析 163
6.2.3 离心泵叶轮瞬态双向耦合计算结果及分析 168
6.3 蜗壳式普通离心泵内部流动非定常强度分析 175
6.3.1 离心泵内部流动三维空间上非定常强度定义 175
6.3.2 离心泵内部压力脉动强度特性分析 176
6.3.3 离心泵内部流动三维非定常强度分析 182
6.4 本章小结 191
第7章 总结与展望 193
7.1 研究总结 193
7.2 研究展望 196
参考文献 198