流體機械設計及最佳化

《流體機械設計及最佳化》是一本羅先武、 季斌、 許洪元編寫，由清華大學出版社在2012年出版的書籍。

基本介紹

• 中文名：流體機械設計及最佳化
• 介紹：流體機械設計
• 重點：結構設計、流動設計
• ISBN：9787302282051
• 定價：25元
• 裝幀：：平裝

圖書簡介

本書主要介紹與流體機械設計相關的基礎理論和基本方法，重點介紹葉片泵的結構設計、流動設計、數值驗證和最佳化。全書分6章，分別敘述了流體機械的基本知識，葉片泵的結構設計，離心式、混流式與軸流式泵的流動設計，流體機械內部流動模擬及性能預測，以及流體機械的運行最佳化及設計最佳化。

本書按照32學時設計，內容力求簡練、實用。編寫過程中，考慮了學習者開展流體機械設計初期實踐的需求，並儘可能體現流體機械與工程學科的最新科研成果。該書可作為能源、動力、水利、環境、交通、煤炭、冶金、石油、化工等專業的本科生教材，亦可作為相關課程學習、生產實習或綜合論文訓練的參考教材。

出版信息

作者：羅先武、 季斌、 許洪元

定價：25元

印次：1-1

裝幀：平裝

印刷日期：2012-5-24

圖書目錄

第1章 流體機械的基本知識1

1.1 流體機械的分類及用途1

1.1.1 流體機械的分類1

1.1.2 流體機械的用途4

1.2 流體機械的基本方程6

1.2.1 流體的基本物理性質6

1.2.2 葉片式流體機械的基本方程式7

1.3 流體機械的主要性能參數10

1.4 流體機械的性能曲線與特性曲線12

1.4.1 流體機械的性能曲線12

1.4.2 流體機械的特性曲線13

1.5 流體機械的相似理論及比轉速14

1.5.1 流動相似理論14

1.5.2 流體機械的相似準則16

1.5.3 流體機械的相似換算17

1.5.4 流體機械的比轉速19

1.6 水力機械的空化、空蝕及磨損22

1.6.1 空化與空蝕22

1.6.2 水力機械的空化與空蝕24

1.6.3 水力機械空化與空蝕的特性參數26

1.6.4 水力機械中的磨損30

1.6.5 水力機械中空蝕與磨損的防護32

1.7 流體機械的新產品開發33

1.7.1 流體機械新產品的設計程式33

1.7.2 各設計階段的主要內容33

第2章 葉片泵的結構設計35

2.1 葉片泵概述35

2.1.1 葉片泵的分類35

2.1.2 葉片泵過流部件的作用和形式38 2.2 單級單吸式離心泵的典型結構40

2.2.1 單級單吸式離心泵的基本結構形式40

2.2.2 單級單吸式離心泵的零部件結構42

2.3 離心泵的其他典型結構45

2.3.1 單級單吸式離心泵的立式結構45

2.3.2 雙支承泵的結構46

2.3.3 多級離心泵的結構47

2.4 軸流泵的典型結構53

2.4.1 立軸式軸流泵的結構54

2.4.2 貫流泵的結構55

2.5 混流泵的典型結構56

2.6 泵的主要輔助裝置57

2.6.1 泵的密封結構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 軸系振動校核61

第3章 離心泵與混流泵的流動設計62

3.1 設計理論概述62

3.1.1 一元設計方法63

3.1.2 二元設計方法63

3.1.3 三元設計方法64

3.2 離心泵、混流泵葉輪主要設計參數的確定65

3.2.1 泵的主要設計參數和要求65

3.2.2 泵主要幾何參數的計算和確定71

3.3 確定泵葉輪主要幾何參數的其他方法81

3.3.1 相似設計法81

3.3.2 反問題設計法85

3.4 葉輪軸面流道及葉片的繪型方法85

3.4.1 軸面投影圖的繪製85

3.4.2 軸面流線的繪製88

3.4.3 葉片進口邊的確定89

3.4.4 葉片進口安放角的選擇和計算90

3.4.5 保角變換法葉片繪型92

3.5 吸入室、壓水室的水力設計103

3.5.1 吸入室的水力設計103

3.5.2 壓水室的水力設計103

第4章 軸流泵的流動設計112

4.1 概述112

4.2 軸流泵設計參數與結構參數的選擇113

4.2.1 泵的效率估算113

4.2.2 泵的運行轉速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 葉片數及葉片翼型厚度115

4.3 軸流式葉輪進出口軸向速度及環量的分布規律116

4.3.1 等軸向速度及等環量的分布規律116

4.3.2 給定的速度及環量分布規律117

4.4 升力法設計軸流式葉輪的葉片118

4.4.1 升力法設計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估120

4.4.3 升力法設計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 導葉、彎管和出水流道的設計125

4.5.1 導葉的設計125

4.5.2 彎管128

4.5.3 出水流道128

第5章 流體機械內部流動模擬及性能預測129

5.1 概述129

5.2 泵的幾何建模與格線劃分129

5.2.1 葉輪模型分析129

5.2.2 葉輪流道區域建模130

5.2.3 葉輪區的格線劃分131

5.2.4 吸入室和壓水室的格線劃分133

5.2.5 設定邊界條件及體的類型133

5.3 Fluent求解器相關設定及結果的後處理135

5.3.1 Fluent求解器設定135

5.3.2 計算結果的後處理141

5.4 CFD流動解析需要注意的問題143

5.4.1 模型選擇144

5.4.2 解析精度的評價145

第6章 流體機械的運行最佳化及設計最佳化147

6.1 改善流體機械運行質量的基本措施147

6.1.1 與產品本身相關的改進措施147

6.1.2 與流體機械系統相關的對策148

6.2 泵的運行特性148

6.2.1 泵運行工況點的確定148

6.2.2 泵的串聯150

6.2.3 泵的並聯152

6.3 泵的運行工況調節153

6.3.1 變轉速調節方法153

6.3.2 切割葉輪外徑法155

6.4 泵的運行最佳化156

6.4.1 合理調整運行工況156

6.4.2 基於遺傳算法的泵系統運行最佳化157

6.5 流體機械的現代最佳化設計方法163

6.5.1 流體機械內部流動的診斷方法163

6.5.2 基於CFD技術的流體機械設計最佳化165

6.5.3 流體機械水力設計最佳化167

附錄169

附錄A 常見流體的物理性質169

附錄B 幾種IS泵的設計參數與軸面流道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175