流體機(jī)械基礎(chǔ)教程圖書(shū)目錄

第1章 流體機(jī)械的基本知識(shí)1

1.1 流體機(jī)械的分類及用途1

1.1.1 流體機(jī)械的分類1

1.1.2 流體機(jī)械的用途4

1.2 流體機(jī)械的基本方程6

1.2.1 流體的基本物理性質(zhì)6

1.2.2 葉片式流體機(jī)械的基本方程式7

1.3 流體機(jī)械的主要性能參數(shù)10

1.4 流體機(jī)械的性能曲線與特性曲線12

1.4.1 流體機(jī)械的性能曲線12

1.4.2 流體機(jī)械的特性曲線13

1.5 流體機(jī)械的相似理論及比轉(zhuǎn)速14

1.5.1 流動(dòng)相似理論14

1.5.2 流體機(jī)械的相似準(zhǔn)則16

1.5.3 流體機(jī)械的相似換算17

1.5.4 流體機(jī)械的比轉(zhuǎn)速19

1.6 水力機(jī)械的空化、空蝕及磨損22

1.6.1 空化與空蝕22

1.6.2 水力機(jī)械的空化與空蝕24

1.6.3 水力機(jī)械空化與空蝕的特性參數(shù)26

1.6.4 水力機(jī)械中的磨損30

1.6.5 水力機(jī)械中空蝕與磨損的防護(hù)32

1.7 流體機(jī)械的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)33

1.7.1 流體機(jī)械新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)程序33

1.7.2 各設(shè)計(jì)階段的主要內(nèi)容33

第2章 葉片泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35

2.1 葉片泵概述35

2.1.1 葉片泵的分類35

2.1.2 葉片泵過(guò)流部件的作用和形式38

2.2 單級(jí)單吸式離心泵的典型結(jié)構(gòu)40

2.2.1 單級(jí)單吸式離心泵的基本結(jié)構(gòu)形式40

2.2.2 單級(jí)單吸式離心泵的零部件結(jié)構(gòu)42

2.3 離心泵的其他典型結(jié)構(gòu)45

2.3.1 單級(jí)單吸式離心泵的立式結(jié)構(gòu)45

2.3.2 雙支承泵的結(jié)構(gòu)46

2.3.3 多級(jí)離心泵的結(jié)構(gòu)47

2.4 軸流泵的典型結(jié)構(gòu)53

2.4.1 立軸式軸流泵的結(jié)構(gòu)54

2.4.2 貫流泵的結(jié)構(gòu)55

2.5 混流泵的典型結(jié)構(gòu)56

2.6 泵的主要輔助裝置57

2.6.1 泵的密封結(jié)構(gòu)57

2.6.2 軸向力的平衡裝置59

2.6.3 徑向力的平衡措施60

2.6.4 軸系振動(dòng)校核61

第3章 離心泵與混流泵的流動(dòng)設(shè)計(jì)62

3.1 設(shè)計(jì)理論概述62

3.1.1 一元設(shè)計(jì)方法63

3.1.2 二元設(shè)計(jì)方法63

3.1.3 三元設(shè)計(jì)方法64

3.2 離心泵、混流泵葉輪主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定65

3.2.1 泵的主要設(shè)計(jì)參數(shù)和要求65

3.2.2 泵主要幾何參數(shù)的計(jì)算和確定71

3.3 確定泵葉輪主要幾何參數(shù)的其他方法81

3.3.1 相似設(shè)計(jì)法81

3.3.2 反問(wèn)題設(shè)計(jì)法85

3.4 葉輪軸面流道及葉片的繪型方法85

3.4.1 軸面投影圖的繪制85

3.4.2 軸面流線的繪制88

3.4.3 葉片進(jìn)口邊的確定89

3.4.4 葉片進(jìn)口安放角的選擇和計(jì)算90

3.4.5 保角變換法葉片繪型92

3.5 吸入室、壓水室的水力設(shè)計(jì)103

3.5.1 吸入室的水力設(shè)計(jì)103

3.5.2 壓水室的水力設(shè)計(jì)103

第4章 軸流泵的流動(dòng)設(shè)計(jì)112

4.1 概述112

4.2 軸流泵設(shè)計(jì)參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇113

4.2.1 泵的效率估算113

4.2.2 泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速113

4.2.3 輪轂直徑及輪轂比113

4.2.4 葉輪外徑114

4.2.5 葉柵稠密度115

4.2.6 葉片數(shù)及葉片翼型厚度115

4.3 軸流式葉輪進(jìn)出口軸向速度及環(huán)量的分布規(guī)律116

4.3.1 等軸向速度及等環(huán)量的分布規(guī)律116

4.3.2 給定的速度及環(huán)量分布規(guī)律117

4.4 升力法設(shè)計(jì)軸流式葉輪的葉片118

4.4.1 升力法設(shè)計(jì)軸流式葉輪的基本方法118

4.4.2 軸流式葉輪的水力效率及空化性能預(yù)估120

4.4.3 升力法設(shè)計(jì)軸流式葉輪葉片的主要步驟121

4.4.4 軸流式葉輪葉片的木模圖122

4.5 導(dǎo)葉、彎管和出水流道的設(shè)計(jì)125

4.5.1 導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)125

4.5.2 彎管128

4.5.3 出水流道128

第5章 流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)模擬及性能預(yù)測(cè)129

5.1 概述129

5.2 泵的幾何建模與網(wǎng)格劃分129

5.2.1 葉輪模型分析129

5.2.2 葉輪流道區(qū)域建模130

5.2.3 葉輪區(qū)的網(wǎng)格劃分131

5.2.4 吸入室和壓水室的網(wǎng)格劃分133

5.2.5 設(shè)置邊界條件及體的類型133

5.3 Fluent求解器相關(guān)設(shè)置及結(jié)果的后處理135

5.3.1 Fluent求解器設(shè)置135

5.3.2 計(jì)算結(jié)果的后處理141

5.4 CFD流動(dòng)解析需要注意的問(wèn)題143

5.4.1 模型選擇144

5.4.2 解析精度的評(píng)價(jià)145

第6章 流體機(jī)械的運(yùn)行優(yōu)化及設(shè)計(jì)優(yōu)化147

6.1 改善流體機(jī)械運(yùn)行質(zhì)量的基本措施147

6.1.1 與產(chǎn)品本身相關(guān)的改進(jìn)措施147

6.1.2 與流體機(jī)械系統(tǒng)相關(guān)的對(duì)策148

6.2 泵的運(yùn)行特性148

6.2.1 泵運(yùn)行工況點(diǎn)的確定148

6.2.2 泵的串聯(lián)150

6.2.3 泵的并聯(lián)152

6.3 泵的運(yùn)行工況調(diào)節(jié)153

6.3.1 變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方法153

6.3.2 切割葉輪外徑法155

6.4 泵的運(yùn)行優(yōu)化156

6.4.1 合理調(diào)整運(yùn)行工況156

6.4.2 基于遺傳算法的泵系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化157

6.5 流體機(jī)械的現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)方法163

6.5.1 流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)的診斷方法163

6.5.2 基于CFD技術(shù)的流體機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化165

6.5.3 流體機(jī)械水力設(shè)計(jì)優(yōu)化167

附錄169

附錄A 常見(jiàn)流體的物理性質(zhì)169

附錄B 幾種IS泵的設(shè)計(jì)參數(shù)與軸面流道170

附錄C 離心泵的總體裝配圖與葉輪的零件圖示例172

參考文獻(xiàn)175 2100433B

本教程以葉片式流體機(jī)械為重點(diǎn)，對(duì)流體機(jī)械的各相關(guān)內(nèi)容，兼顧到不同特點(diǎn)和共性問(wèn)題兩個(gè)方面，作為一個(gè)完整的學(xué)科整體作了較全面的介紹。

大家都用過(guò)水壓機(jī)、壓縮機(jī)、泵之類的機(jī)械吧？這類機(jī)械叫做流體機(jī)械。是因?yàn)榱黧w在力的作用下產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)可進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換乃至物質(zhì)的輸運(yùn)，而流體機(jī)械就是利用流體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行力或功的傳遞、或進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械。從高科技到人們的日常生活，均與流體機(jī)械息息相關(guān)。

本書(shū)圍繞設(shè)法提高流體機(jī)械性能這條主線，本著注重基礎(chǔ)、注重理論與工程實(shí)踐相結(jié)合，注重知識(shí)的更新與相關(guān)學(xué)科知識(shí)的交叉，注重解決問(wèn)題的思維方式和開(kāi)創(chuàng)新視角的基本思路，自成體系，試圖以通俗的語(yǔ)言、淺顯的方式把機(jī)械學(xué)科的基礎(chǔ)、必備知識(shí)與流體機(jī)械的特殊性及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所需要的專門知識(shí)真正有機(jī)地、完整無(wú)痕地融合為一體。

第1章 流體機(jī)械的基本知識(shí)1

1.1 流體機(jī)械的分類及用途1

1.1.1 流體機(jī)械的分類1

1.1.2 流體機(jī)械的用途4

1.2 流體機(jī)械的基本方程6

1.2.1 流體的基本物理性質(zhì)6

1.2.2 葉片式流體機(jī)械的基本方程式7

1.3 流體機(jī)械的主要性能參數(shù)10

1.4 流體機(jī)械的性能曲線與特性曲線12

1.4.1 流體機(jī)械的性能曲線12

1.4.2 流體機(jī)械的特性曲線13

1.5 流體機(jī)械的相似理論及比轉(zhuǎn)速14

1.5.1 流動(dòng)相似理論14

1.5.2 流體機(jī)械的相似準(zhǔn)則16

1.5.3 流體機(jī)械的相似換算17

1.5.4 流體機(jī)械的比轉(zhuǎn)速19

1.6 水力機(jī)械的空化、空蝕及磨損22

1.6.1 空化與空蝕22

1.6.2 水力機(jī)械的空化與空蝕24

1.6.3 水力機(jī)械空化與空蝕的特性參數(shù)26

1.6.4 水力機(jī)械中的磨損30

1.6.5 水力機(jī)械中空蝕與磨損的防護(hù)32

1.7 流體機(jī)械的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)33

1.7.1 流體機(jī)械新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)程序33

1.7.2 各設(shè)計(jì)階段的主要內(nèi)容33

第2章 葉片泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35

2.1 葉片泵概述35

2.1.1 葉片泵的分類35

2.1.2 葉片泵過(guò)流部件的作用和形式38 2.2 單級(jí)單吸式離心泵的典型結(jié)構(gòu)40

2.2.1 單級(jí)單吸式離心泵的基本結(jié)構(gòu)形式40

2.2.2 單級(jí)單吸式離心泵的零部件結(jié)構(gòu)42

2.3 離心泵的其他典型結(jié)構(gòu)45

2.3.1 單級(jí)單吸式離心泵的立式結(jié)構(gòu)45

2.3.2 雙支承泵的結(jié)構(gòu)46

2.3.3 多級(jí)離心泵的結(jié)構(gòu)47

2.4 軸流泵的典型結(jié)構(gòu)53

2.4.1 立軸式軸流泵的結(jié)構(gòu)54

2.4.2 貫流泵的結(jié)構(gòu)55

2.5 混流泵的典型結(jié)構(gòu)56

2.6 泵的主要輔助裝置57

2.6.1 泵的密封結(jié)構(gòu)57

2.6.2 軸向力的平衡裝置59

2.6.3 徑向力的平衡措施60

2.6.4 軸系振動(dòng)校核61

第3章 離心泵與混流泵的流動(dòng)設(shè)計(jì)62

3.1 設(shè)計(jì)理論概述62

3.1.1 一元設(shè)計(jì)方法63

3.1.2 二元設(shè)計(jì)方法63

3.1.3 三元設(shè)計(jì)方法64

3.2 離心泵、混流泵葉輪主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定65

3.2.1 泵的主要設(shè)計(jì)參數(shù)和要求65

3.2.2 泵主要幾何參數(shù)的計(jì)算和確定71

3.3 確定泵葉輪主要幾何參數(shù)的其他方法81

3.3.1 相似設(shè)計(jì)法81

3.3.2 反問(wèn)題設(shè)計(jì)法85

3.4 葉輪軸面流道及葉片的繪型方法85

3.4.1 軸面投影圖的繪制85

3.4.2 軸面流線的繪制88

3.4.3 葉片進(jìn)口邊的確定89

3.4.4 葉片進(jìn)口安放角的選擇和計(jì)算90

3.4.5 保角變換法葉片繪型92

3.5 吸入室、壓水室的水力設(shè)計(jì)103

3.5.1 吸入室的水力設(shè)計(jì)103

3.5.2 壓水室的水力設(shè)計(jì)103

第4章 軸流泵的流動(dòng)設(shè)計(jì)112

4.1 概述112

4.2 軸流泵設(shè)計(jì)參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇113

4.2.1 泵的效率估算113

4.2.2 泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速113

4.2.3 輪轂直徑及輪轂比113

4.2.4 葉輪外徑114

4.2.5 葉柵稠密度115

4.2.6 葉片數(shù)及葉片翼型厚度115

4.3 軸流式葉輪進(jìn)出口軸向速度及環(huán)量的分布規(guī)律116

4.3.1 等軸向速度及等環(huán)量的分布規(guī)律116

4.3.2 給定的速度及環(huán)量分布規(guī)律117

4.4 升力法設(shè)計(jì)軸流式葉輪的葉片118

4.4.1 升力法設(shè)計(jì)軸流式葉輪的基本方法118

4.4.2 軸流式葉輪的水力效率及空化性能預(yù)估120

4.4.3 升力法設(shè)計(jì)軸流式葉輪葉片的主要步驟121

4.4.4 軸流式葉輪葉片的木模圖122

4.5 導(dǎo)葉、彎管和出水流道的設(shè)計(jì)125

4.5.1 導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)125

4.5.2 彎管128

4.5.3 出水流道128

第5章 流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)模擬及性能預(yù)測(cè)129

5.1 概述129

5.2 泵的幾何建模與網(wǎng)格劃分129

5.2.1 葉輪模型分析129

5.2.2 葉輪流道區(qū)域建模130

5.2.3 葉輪區(qū)的網(wǎng)格劃分131

5.2.4 吸入室和壓水室的網(wǎng)格劃分133

5.2.5 設(shè)置邊界條件及體的類型133

5.3 Fluent求解器相關(guān)設(shè)置及結(jié)果的后處理135

5.3.1 Fluent求解器設(shè)置135

5.3.2 計(jì)算結(jié)果的后處理141

5.4 CFD流動(dòng)解析需要注意的問(wèn)題143

5.4.1 模型選擇144

5.4.2 解析精度的評(píng)價(jià)145

第6章 流體機(jī)械的運(yùn)行優(yōu)化及設(shè)計(jì)優(yōu)化147

6.1 改善流體機(jī)械運(yùn)行質(zhì)量的基本措施147

6.1.1 與產(chǎn)品本身相關(guān)的改進(jìn)措施147

6.1.2 與流體機(jī)械系統(tǒng)相關(guān)的對(duì)策148

6.2 泵的運(yùn)行特性148

6.2.1 泵運(yùn)行工況點(diǎn)的確定148

6.2.2 泵的串聯(lián)150

6.2.3 泵的并聯(lián)152

6.3 泵的運(yùn)行工況調(diào)節(jié)153

6.3.1 變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方法153

6.3.2 切割葉輪外徑法155

6.4 泵的運(yùn)行優(yōu)化156

6.4.1 合理調(diào)整運(yùn)行工況156

6.4.2 基于遺傳算法的泵系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化157

6.5 流體機(jī)械的現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)方法163

6.5.1 流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)的診斷方法163

6.5.2 基于CFD技術(shù)的流體機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化165

6.5.3 流體機(jī)械水力設(shè)計(jì)優(yōu)化167

附錄169

附錄A 常見(jiàn)流體的物理性質(zhì)169

附錄B 幾種IS泵的設(shè)計(jì)參數(shù)與軸面流道170

附錄C 離心泵的總體裝配圖與葉輪的零件圖示例172

參考文獻(xiàn)175