流体机械设计及优化
作 者： 罗先武，季斌，许洪元 编著
出版时间：2012
丛编项： 清华大学能源动力系列教材
内容简介
《清华大学能源动力系列教材：流体机械设计及优化》主要介绍与流体机械设计相关的基础理论和基本方法，重点介绍叶片泵的结构设计、流动设计、数值验证和优化。全书分6章，分别叙述了流体机械的基本知识，叶片泵的结构设计，离心式、混流式与轴流式泵的流动设计，流体机械内部流动模拟及性能预测，以及流体机械的运行优化及设计优化。《清华大学能源动力系列教材：流体机械设计及优化》按照32学时设计，内容力求简练、实用。编写过程中，考虑了学习者开展流体机械设计初期实践的需求，并尽可能体现流体机械与工程学科的最新科研成果。该书可作为能源、动力、水利、环境、交通、煤炭、冶金、石油、化工等专业的本科生教材，亦可作为相关课程学习、生产实习或综合论文训练的参考教材。
目录
第1章 流体机械的基本知识
1.1 流体机械的分类及用途
1.1.1 流体机械的分类
1.1.2 流体机械的用途
1.2 流体机械的基本方程
1.2.1 流体的基本物理性质
1.2.2 叶片式流体机械的基本方程式
1.3 流体机械的主要性能参数
1.4 流体机械的性能曲线与特性曲线
1.4.1 流体机械的性能曲线
1.4.2 流体机械的特性曲线
1.5 流体机械的相似理论及比转速
1.5.1 流动相似理论
1.5.2 流体机械的相似准则
1.5.3 流体机械的相似换算
1.5.4 流体机械的比转速
1.6 水力机械的空化、空蚀及磨损
1.6.1 空化与空蚀
1.6.2 水力机械的空化与空蚀
1.6.3 水力机械空化与空蚀的特性参数
1.6.4 水力机械中的磨损
1.6.5 水力机械中空蚀与磨损的防护
1.7 流体机械的新产品开发
1.7.1 流体机械新产品的设计程序
1.7.2 各设计阶段的主要内容
第2章 叶片泵的结构设计
2.1 叶片泵概述
2.1.1 叶片泵的分类
2.1.2 叶片泵过流部件的作用和形式
2.2 单级单吸式离心泵的典型结构
2.2.1 单级单吸式离心泵的基本结构形式
2.2.2 单级单吸式离心泵的零部件结构
2.3 离心泵的其他典型结构
2.3.1 单级单吸式离心泵的立式结构
2.3.2 双支承泵的结构
2.3.3 多级离心泵的结构
2.4 轴流泵的典型结构
2.4.1 立轴式轴流泵的结构
2.4.2 贯流泵的结构
2.5 混流泵的典型结构
2.6 泵的主要辅助装置
2.6.1 泵的密封结构
2.6.2 轴向力的平衡装置
2.6.3 径向力的平衡措施
2.6.4 轴系振动校核
第3章 离心泵与混流泵的流动设计
3.1 设计理论概述
3.1.1 一元设计方法
3.1.2 二元设计方法
3.1.3 三元设计方法
3.2 离心泵、混流泵叶轮主要设计参数的确定
3.2.1 泵的主要设计参数和要求
3.2.2 泵主要几何参数的计算和确定
3.3 确定泵叶轮主要几何参数的其他方法
3.3.1 相似设计法
3.3.2 反问题设计法
3.4 叶轮轴面流道及叶片的绘型方法
3.4.1 轴面投影图的绘制
3.4.2 轴面流线的绘制
3.4.3 叶片进口边的确定
3.4.4 叶片进口安放角的选择和计算
3.4.5 保角变换法叶片绘型
3.5 吸入室、压水室的水力设计
3.5.1 吸入室的水力设计
3.5.2 压水室的水力设计
第4章 轴流泵的流动设计
4.1 概述
4.2 轴流泵设计参数与结构参数的选择
4.2.1 泵的效率估算
4.2.2 泵的运行转速
4.2.3 轮毂直径及轮毂比
4.2.4 叶轮外径
4.2.5 叶栅稠密度
4.2.6 叶片数及叶片翼型厚度
4.3 轴流式叶轮进出口轴向速度及环量的分布规律
4.3.1 等轴向速度及等环量的分布规律
4.3.2 给定的速度及环量分布规律
4.4 升力法设计轴流式叶轮的叶片
4.4.1 升力法设计轴流式叶轮的基本方法
4.4.2 轴流式叶轮的水力效率及空化性能预估
4.4.3 升力法设计轴流式叶轮叶片的主要步骤
4.4.4 轴流式叶轮叶片的木模图
4.5 导叶、弯管和出水流道的设计
4.5.1 导叶的设计
4.5.2 弯管
4.5.3 出水流道
第5章 流体机械内部流动模拟及性能预测
5.1 概述
5.2 泵的几何建模与网格划分
5.2.1 叶轮模型分析
5.2.2 叶轮流道区域建模
5.2.3 叶轮区的网格划分
5.2.4 吸入室和压水室的网格划分
5.2.5 设置边界条件及体的类型
5.3 Fluent求解器相关设置及结果的后处理
5.3.1 Fluent求解器设置
5.3.2 计算结果的后处理
5.4 CFD流动解析需要注意的问题
5.4.1 模型选择
5.4.2 解析精度的评价
第6章 流体机械的运行优化及设计优化
6.1 改善流体机械运行质量的基本措施
6.1.1 与产品本身相关的改进措施
6.1.2 与流体机械系统相关的对策
6.2 泵的运行特性
6.2.1 泵运行工况点的确定
6.2.2 泵的串联
6.2.3 泵的并联
6.3 泵的运行工况调节
6.3.1 变转速调节方法
6.3.2 切割叶轮外径法
6.4 泵的运行优化
6.4.1 合理调整运行工况
6.4.2 基于遗传算法的泵系统运行优化
6.5 流体机械的现代优化设计方法
6.5.1 流体机械内部流动的诊断方法
6.5.2 基于CFD技术的流体机械设计优化
6.5.3 流体机械水力设计优化
附录
附录A 常见流体的物理性质
附录B 几种IS泵的设计参数与轴面流道
附录C 离心泵的总体装配图与叶轮的零件图示例
参考文献
