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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