流體機械內(nèi)部流動測量技術(shù)基本信息

本書以對我國經(jīng)濟建設(shè)和國家安全有著重要現(xiàn)實意義的流程離心泵和航天發(fā)動機離心泵為具體工程背景，從基礎(chǔ)理論、數(shù)值模擬和內(nèi)外特性實驗等方面，對離心泵內(nèi)部流動具有的跨尺度、非線性、動靜干涉等特征開展了系統(tǒng)深入的研究，構(gòu)建了適用于實際工況、計算效率適宜的湍流計算模型，獲得了離心泵全流量工況、高精度的全流場信息，提出了內(nèi)部流動不穩(wěn)定的參數(shù)化表征和判斷依據(jù)，建立了外特性不穩(wěn)定表征與內(nèi)部流動不穩(wěn)定之間的關(guān)系，從而揭示了離心泵內(nèi)部流動特性對外特性的影響規(guī)律，為完善高性能離心泵的設(shè)計開發(fā)和可靠運行提供了技術(shù)支撐。

本書可作為流體機械、葉輪機械教學和科研人員的參考書，也可為離心泵產(chǎn)品設(shè)計和實際應(yīng)用的有關(guān)技術(shù)人員提供重要的借鑒和指導(dǎo)。

《凸輪泵轉(zhuǎn)子腔內(nèi)部瞬態(tài)流動機理》圍繞凸輪泵轉(zhuǎn)子腔內(nèi)部瞬態(tài)流動機理這一主題，首先，簡要介紹凸輪泵的工作原理、研究方法和國內(nèi)外研究進展；然后，基于幾種常用的凸輪泵轉(zhuǎn)子型線方程，分別研究了轉(zhuǎn)子腔內(nèi)復(fù)雜流動機理及其轉(zhuǎn)子激勵力分布規(guī)律、主要幾何參數(shù)對性能和內(nèi)部流動的影響、啟動特性對轉(zhuǎn)子腔內(nèi)空化流動的影響、黏油條件下轉(zhuǎn)子腔內(nèi)部流動及其激勵機制；最后，介紹了PumpLinx軟件的操作界面和實用技巧，并基于PumpLinx動網(wǎng)格算例介紹了凸輪泵轉(zhuǎn)子腔內(nèi)部流動數(shù)值仿真方法?！锻馆啽棉D(zhuǎn)子腔內(nèi)部瞬態(tài)流動機理》內(nèi)容深入淺出，理論和實踐相結(jié)合，為凸輪泵轉(zhuǎn)子型線設(shè)計、仿真和優(yōu)化提供理論依據(jù)和設(shè)計參考。

前言

第1章緒論

11離心泵簡介

12離心泵內(nèi)部流動

121離心泵內(nèi)部流動不穩(wěn)定數(shù)值分析

122離心泵內(nèi)部流動不穩(wěn)定的表征

123離心泵內(nèi)部不穩(wěn)定流動實驗

124離心泵的內(nèi)外關(guān)聯(lián)

125轉(zhuǎn)速對高速離心泵內(nèi)部流場的影響

126動靜干涉對高速離心泵內(nèi)部流場的影響

13空化流動與誘導(dǎo)輪

131空化模型和數(shù)值方法

132空化狀態(tài)下誘導(dǎo)輪內(nèi)氣泡的演化規(guī)律

133來流含氣對誘導(dǎo)輪空化發(fā)展的影響

134誘導(dǎo)輪低溫介質(zhì)的空化特性

135離心泵內(nèi)的空化實驗

14控制方程和湍流數(shù)值模型

141湍流RANS數(shù)值模型

142湍流LES數(shù)值模型

143湍流RANS/LES混合模型

144空化模型

第2章離心泵湍流模擬及發(fā)展

21湍流RANS模型

211基于SST kω

湍流模型的改進

212基于kω

湍流模型的PR修正

213聯(lián)合考慮旋轉(zhuǎn)和曲率的湍流模型改進

22湍流大渦模擬

221亞格子應(yīng)力的螺旋度修正

222基于螺旋度修正的大渦模擬分析

23湍流混合模型

231基于IDDES的方法改進

232模型驗證與結(jié)果分析

離心泵內(nèi)部流動

數(shù)值分析及應(yīng)用

第3章離心泵內(nèi)部流動不穩(wěn)定表征

31能量梯度方法簡介

311壓力驅(qū)動流動

312剪切驅(qū)動流動

313通用能量梯度函數(shù)

32離心葉輪內(nèi)能量梯度及其變化率

321能量梯度

322能量梯度變化率

33基于能量梯度的微型離心泵的不穩(wěn)定流動表征

331幾何模型和計算方法

332結(jié)果討論及分析

34其他不穩(wěn)定表征方法

341基于熵產(chǎn)分析方法的離心泵內(nèi)不穩(wěn)定流動的表征

342離心泵進口不穩(wěn)定回流的形成和演化過程

343基于全局線性穩(wěn)定性敏感性分析的不穩(wěn)定流動模態(tài)表征

第4章空化流動與誘導(dǎo)輪

41基于OpenFOAM的繞水翼空化流動與湍動能輸運分析

411繞水翼空化流動特性分析

412空化流動中湍動能輸運分析

42誘導(dǎo)輪離心泵內(nèi)空化流動特性

421無誘導(dǎo)輪離心泵內(nèi)部流動的數(shù)值模擬

422誘導(dǎo)輪內(nèi)部流動特性

423誘導(dǎo)輪離心泵空化特性的數(shù)值模擬

424誘導(dǎo)輪離心泵外特性和空化特性實驗

第5章泵內(nèi)數(shù)值模擬與性能預(yù)測

51模型泵數(shù)值方法及驗證

511模型及方法

512模擬參數(shù)設(shè)置

513實驗驗證及分析

514數(shù)值結(jié)果分析

52模型泵性能預(yù)測及分析

521偏工況下離心泵內(nèi)主流場的不穩(wěn)定流動特性

522次流動區(qū)流動對瞬態(tài)壓力脈動的影響

523振動能量與內(nèi)部流動損失的分析

53大功率離心泵內(nèi)部流動及分析

531兩級高速離心泵的非定常流動分析

532五級離心泵內(nèi)部的非定常流動分析

533十級離心泵內(nèi)部的非定常流動分析

534十一級離心泵內(nèi)部的非定常流動分析

參考文獻

Contents

Preface

Chapter 1Introduction

11Introduction to centrifugal pumps

12Internal flow in centrifugal pumps

121Numerical analysis on the instability of internal flow in centrifugal

pumps

122Characterization of the instability of internal flow in centrifugal pumps

123Experiments on unstable flow in centrifugal pumps

124Correlation of internal flow and performance of centrifugal pumps

125Effect of rotation speed on internal flow in highspeed

centrifugal pumps

126Effect of rotorstator interaction on internal flow in highspeed

centrifugal pumps

13Cavitating flow and inducers

131Cavitation model and numerical methods

132Evolution patterns of bubbles in inducers under cavitation state

133Influence of incoming flow with gas on the development of

cavitation in inducers

134Cavitation characteristics of lowtemperature medium in inducers

135Experiments on cavitation in centrifugal pumps

14Governing equations and turbulence models

141RANS models

142LES model

143RANS/LES hybrid models

144Cavitation models

Chapter 2Turbulence Flow Simulations and Model Improvements

21RANS models

211Improvement based on the SST kω turbulence model

212PR correction based on the kω turbulence model

213Improvement of turbulence model considering joint effect of

rotation and curvature

Numerical Analysis on Internal Flow in

Centrifugal Pumps and Its Applications

Contents

22Large eddy simulation

221Helicity correction of SGS

222Large eddy simulation analysis based on the helic