流體機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法設(shè)計(jì)理論與方法

作　者： 齊學(xué)義 編著

出 版 社： 水利水電出版社

出版時(shí)間： 2008-7-1

字　數(shù)： 628000

版　次： 1

頁(yè)　數(shù)： 416

開(kāi)　本： 16開(kāi)

印　次： 1

紙　張： 膠版紙

I S B N ： 9787508453873

包　裝： 平裝

所屬分類(lèi)： 圖書(shū) >> 工業(yè)技術(shù) >> 機(jī)械 儀表工業(yè) >> 泵

定價(jià)：￥75.00

大家都用過(guò)水壓機(jī)、壓縮機(jī)、泵之類(lèi)的機(jī)械吧？這類(lèi)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(xiàn)，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(zhuān)門(mén)知識(shí)真正有機(jī)地、完整無(wú)痕地融合為一體。

本書(shū)圍繞提高流體機(jī)械性能這條主線(xiàn)自成體系，注重知識(shí)的更新與相關(guān)學(xué)科知識(shí)的交叉，注重工程實(shí)踐，注重解決問(wèn)題的思維方法，講述了設(shè)計(jì)中所用到的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，以及隨著科技發(fā)展的新理論和目前流體機(jī)械設(shè)計(jì)所采用的主要先進(jìn)方法。全書(shū)共分為八章，主要內(nèi)容包括：概述，水力機(jī)械轉(zhuǎn)（葉）輪水力設(shè)計(jì)常用的主要方法，流體機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)化，可靠性設(shè)計(jì)，流體力學(xué)基礎(chǔ)，流體機(jī)械內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)及其常用CFD軟件簡(jiǎn)介，流動(dòng)的數(shù)值模擬在工程中的應(yīng)用。為便于深入了解和掌握各章節(jié)的內(nèi)容，在必要的章節(jié)中不僅給出了例題或?qū)嶋H算例，而且在各節(jié)后也提出了思考題。

本書(shū)可供企事業(yè)單位、科研院所從事流體機(jī)械及工程專(zhuān)業(yè)或相關(guān)專(zhuān)業(yè)的科技與工程技術(shù)人員查閱、參考，也可作為流體機(jī)械及工程專(zhuān)業(yè)研究生和高年級(jí)本科生的教科書(shū)或參考書(shū)。

前言

第一章 概述

第一節(jié) 葉片式流體機(jī)械轉(zhuǎn)（葉）輪的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求

第二節(jié) 葉片式流體機(jī)械轉(zhuǎn)（葉）輪水力計(jì)算中的基本方程及假設(shè)

第三節(jié) 混流或離心式轉(zhuǎn)（葉）輪中的流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)（葉）輪及其葉片的水力設(shè)計(jì)方法

第四節(jié) 軸流式轉(zhuǎn)（葉）輪中的流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)輪及其葉片的水力設(shè)計(jì)方法

第二章 水力機(jī)械轉(zhuǎn)（葉）輪水力設(shè)計(jì)常用的主要方法

第一節(jié) 給定軸面液流運(yùn)動(dòng)規(guī)律（wμ≠0）的二元理論葉片繪形

第二節(jié) 軸流式流體機(jī)械轉(zhuǎn)（葉）輪水力設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

第三節(jié) 軸流式轉(zhuǎn)（葉）輪葉片設(shè)計(jì)的升力法

第四節(jié) 軸流式轉(zhuǎn)（葉）輪葉柵翼型骨線(xiàn)設(shè)計(jì)的奇點(diǎn)分布法

第五節(jié) 離心泵葉輪設(shè)計(jì)中的速度系數(shù)法

第六節(jié) 葉片泵葉輪軸面投影圖的繪制

第七節(jié) 離心泵的葉片繪型

第三章 流體機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)化

第一節(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)中優(yōu)化的基本概念和方法

第二節(jié) 流體機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)化

第三節(jié) 常用優(yōu)化算法的基本思想及其程序編制構(gòu)思

第四節(jié) 優(yōu)化在泵設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

第五節(jié) 優(yōu)化在水輪機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

第六節(jié) 離心壓縮機(jī)葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì)

第四章 可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié) 可靠性概述

第二節(jié) 隨機(jī)時(shí)間的概率規(guī)則

第三節(jié) 隨機(jī)變量的分布和數(shù)字特征

第四節(jié) 產(chǎn)品可靠性的數(shù)量指標(biāo)

第五節(jié) 可靠性的設(shè)計(jì)理論與分析方法

第六節(jié) 可靠度的計(jì)算方程及其計(jì)算方法

第七節(jié) 應(yīng)力、強(qiáng)度的分布類(lèi)型及其分布參數(shù)的確定

第八節(jié) 可靠性安全系數(shù)的計(jì)算

第九節(jié) 流體機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì)

第十節(jié) 機(jī)械可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)

第五章 流體力學(xué)基礎(chǔ)

第一節(jié) 流體的基本性質(zhì)

第二節(jié) 流體中的力與壓強(qiáng)

第三節(jié) 流體中的能量損失與總流的能量方程

第四節(jié) 流體運(yùn)動(dòng)的描述及其基本特征

第五節(jié) 亞音速與超音速流動(dòng)

第六節(jié) 流體多維流動(dòng)的基本控制方程

第七節(jié) 邊界層與物體阻力

第八節(jié) 湍流模型概述

第九節(jié) 目前常用的湍流渦黏模型簡(jiǎn)介

第十節(jié) 目前常用的湍流Reynolds應(yīng)力模型簡(jiǎn)介

第六章 流體機(jī)械內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算

第一節(jié) 流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值計(jì)算概述

第二節(jié) 轉(zhuǎn)（葉）輪內(nèi)流動(dòng)的降維計(jì)算

第三節(jié) 相對(duì)圓柱坐標(biāo)系中流體參數(shù)及其運(yùn)動(dòng)的描述

第四節(jié) 轉(zhuǎn)（葉）輪機(jī)械內(nèi)三維流動(dòng)的準(zhǔn)正交面計(jì)算方法

第五節(jié) 準(zhǔn)正交面法三維流動(dòng)計(jì)算的數(shù)值求解步驟

第七章 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)及其常用CFD軟件簡(jiǎn)介

第一節(jié) 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)概述

第二節(jié) 湍流及其數(shù)學(xué)描述

第三節(jié) 湍流的數(shù)值模擬方法簡(jiǎn)介

第四節(jié) 常用湍流模型的控制方程組及其解法與適用性

第五節(jié) CFD的求解過(guò)程

第六節(jié) CFD軟件結(jié)構(gòu)

第七節(jié) 常用的CFD商用軟件簡(jiǎn)介

第八節(jié) FLUENT簡(jiǎn)介

第九節(jié) 網(wǎng)格生成技術(shù)

第八章 流動(dòng)的數(shù)值模擬在工程中的應(yīng)用

第一節(jié) 軸流泵內(nèi)流動(dòng)的數(shù)值分析

第二節(jié) 混流式轉(zhuǎn)輪內(nèi)部三維湍流的數(shù)值計(jì)算

第三節(jié) 風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)流動(dòng)的數(shù)值模擬與改型設(shè)計(jì)

第四節(jié) 液力變矩器內(nèi)三維流場(chǎng)數(shù)值模擬的一種近似方法

第五節(jié) 二維大渦數(shù)值模擬

第六節(jié) 二維大渦模擬在雙流道式污水泵葉輪流場(chǎng)分析中的應(yīng)用

第七節(jié) 低比轉(zhuǎn)速離心葉輪內(nèi)部流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算

第八節(jié) 混流式模型水輪機(jī)全流道三維定常湍流計(jì)算

第九節(jié) 模型水輪機(jī)的CFD優(yōu)化設(shè)計(jì)

參考文獻(xiàn)2100433B

本書(shū)主要介紹與流體機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的基礎(chǔ)理論和基本方法，重點(diǎn)介紹葉片泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、流動(dòng)設(shè)計(jì)、數(shù)值驗(yàn)證和優(yōu)化。全書(shū)分6章，分別敘述了流體機(jī)械的基本知識(shí)，葉片泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，離心式、混流式與軸流式泵的流動(dòng)設(shè)計(jì)，流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)模擬及性能預(yù)測(cè)，以及流體機(jī)械的運(yùn)行優(yōu)化及設(shè)計(jì)優(yōu)化。

本書(shū)按照32學(xué)時(shí)設(shè)計(jì)，內(nèi)容力求簡(jiǎn)練、實(shí)用。編寫(xiě)過(guò)程中，考慮了學(xué)習(xí)者開(kāi)展流體機(jī)械設(shè)計(jì)初期實(shí)踐的需求，并盡可能體現(xiàn)流體機(jī)械與工程學(xué)科的最新科研成果。該書(shū)可作為能源、動(dòng)力、水利、環(huán)境、交通、煤炭、冶金、石油、化工等專(zhuān)業(yè)的本科生教材，亦可作為相關(guān)課程學(xué)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)或綜合論文訓(xùn)練的參考教材。

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(lèi)及用途1

1.1.1 流體機(jī)械的分類(lèi)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(xiàn)與特性曲線(xiàn)12

1.4.1 流體機(jī)械的性能曲線(xiàn)12

1.4.2 流體機(jī)械的特性曲線(xiàn)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(lèi)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(xiàn)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(lèi)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

作者：羅先武、 季斌、 許洪元

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印刷日期：2012-5-24