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第1章 引论1

1.1 离心泵基础1

1.1.1 泵的分类1

1.1.2 泵的性能参数3

1.1.3 离心泵的结构6

1.1.4 离心泵的能量特性曲线8

1.1.5 离心泵的运行9

1.2 离心泵的内部流动及其诱导噪声和振动15

1.2.1 离心泵内部非定常流动现象16

1.2.2 离心泵内部流动诱导噪声和振动20

1.3 离心泵内部流动的试验测试方法23

1.3.1 常规流动显示技术24

1.3.2 PIV技术26

1.3.3 LDV技术29

参考文献32

第2章 离心泵内部动静干涉流动特性33

2.1 概述33

2.2 基于求解雷诺时均方程的动静干涉流动分析34

2.2.1 求解模型及数值模拟方法35

2.2.2 设计工况下压力脉动分析37

2.2.3 非设计工况下压力脉动的分析46

2.3 基于大涡模拟方法的动静干涉流动分析51

2.3.1 求解模型及数值模拟方法51

2.3.2 设计工况下模拟结果及分析55

2.3.3 非设计工况下模拟结果及分析64

2.4 动静部件间隙及形式对动静干涉流动的影响69

2.4.1 求解模型及数值方法69

2.4.2 作用在叶轮上的扭矩分析76

2.4.3 离心泵径向力分析77

2.4.4 离心泵压力脉动分析82

参考文献86

第3章 离心泵进口回流流场特性及控制90

3.1 概述90

3.1.1 离心泵进口回流现象90

3.1.2 离心泵进口回流发生原因91

3.2 离心泵进口回流三维定常数值模拟94

3.2.1 模型离心泵水力模型94

3.2.2 数值计算区域94

3.2.3 数值模拟相关设置95

3.2.4 数值模拟结果分析95

3.3 离心泵进口回流三维非定常数值模拟104

3.3.1 数值模拟相关设置104

3.3.2 数值模拟结果分析104

3.4 叶轮几何参数对离心泵进口回流特性的影响114

3.4.1 叶片数对离心泵进口回流特性的影响114

3.4.2 叶片进口冲角对离心泵进口回流特性的影响120

3.4.3 叶片进口边位置对离心泵进口回流特性的影响124

3.5 离心泵进口回流试验研究128

3.5.1 试验方案128

3.5.2 试验装置及试验台布置129

3.5.3 试验结果及分析130

3.6 离心泵进口回流控制135

3.6.1 离心泵叶轮进口回流控制方案136

3.6.2 数值模拟结果对比分析137

参考文献141

第4章 离心泵的失速与驼峰特性143

4.1 带导叶离心泵内部失速研究143

4.1.1 失速状态的研究方法143

4.1.2 失速对泵性能曲线的影响144

4.1.3 失速状态下的流动结构146

4.2 离心泵的扬程驼峰特性148

4.2.1 离心泵的驼峰现象149

4.2.2 驼峰现象的原因分析159

参考文献169

第5章 离心泵内部空化特性173

5.1 离心泵内空化现象的形成和危害173

5.2 离心泵空化发生发展机理175

5.2.1 离心泵内部的主要空化形式176

5.2.2 离心泵内空化形态与泵性能参数间的关系176

5.2.3 离心泵内空化形态与空化信号间的关系181

5.2.4 离心泵内空化形态与压力脉动的关系183

5.3 空化对离心泵性能的影响193

5.3.1 离心泵空化条件下扬程下降分析193

5.3.2 离心泵空化条件下效率下降分析197

5.3.3 诱导轮对离心泵性能的影响201

5.4 离心泵空化特性初步研究结果209

参考文献210

第6章 离心泵内部流动诱导振动及流固耦合214

6.1 概述214

6.2 离心泵流固耦合求解理论216

6.2.1 离心泵流固耦合求解策略216

6.2.2 流固耦合求解理论依据218

6.2.3 数据传递动力学条件及耦合收敛标准219

6.3 普通离心泵流动诱导振动及流固耦合220

6.3.1 模型泵及参数220

6.3.2 流固耦合计算参数设置221

6.3.3 离心泵流固耦合动态响应分析225

6.4 高温熔盐离心泵流固耦合特性238

6.4.1 模型泵及参数238

6.4.2 流固耦合计算参数设置242

6.4.3 熔盐泵流固耦合动态响应结果分析242

6.5 双叶片螺旋离心泵流固耦合动力学特性248

6.5.1 模型泵及参数248

6.5.2 流固耦合计算参数设置250

6.5.3 螺旋离心泵流固耦合动态响应结果分析251

参考文献263

第7章 离心泵内部流动诱导噪声266

7.1 引言266

7.2 离心泵流动诱导噪声声学基础267

7.3 国内外相关研究270

7.3.1 国外相关研究270

7.3.2 国内相关研究271

7.4 离心泵流动诱导噪声试验研究273

7.4.1 单端口模型273

7.4.2 双水听器传递函数法274

7.4.3 四端网络模型275

7.4.4 试验系统276

7.4.5 试验结果280

7.5 离心泵流动诱导噪声数值模拟284

7.5.1 流动诱导噪声数值模拟方法285

7.5.2 基于ANSYS CFX和Virtual.Lab联合求解模型泵流动诱导噪声287

7.5.3 基于ANSYS CFX和ACTRAN联合求解模型泵流动诱导噪声290

7.6 离心泵用Helmholtz水消声器声学特性数值分析293

7.6.1 一维平面波声学模型293

7.6.2 声学有限元模型294

7.6.3 模型泵参数及数值计算方法295

7.6.4 消声器仿真结果及分析295

7.7 低噪声离心泵设计299

7.7.1 离心泵低噪声水力设计方法299

7.7.2 电动离心泵引射管结构设计301

7.7.3 泵系统减少噪声污染的措施304

参考文献306

第8章 离心泵多工况水力设计310

8.1 能量损失分析法310

8.1.1 能量性能计算模型311

8.1.2 优化算法314

8.1.3 实例验证315

8.2 多种叶轮组合法318

8.2.1 核电站上充泵水力性能要求318

8.2.2 叶轮多工况水力设计理论319

参考文献324

第9章 离心泵的运行节能326

9.1 水泵及其系统能耗评价326

9.1.1 现有能耗评价指标326

9.1.2 水泵性能及运行参数的描述327

9.1.3 水泵运行性能参数的几何意义讨论329

9.1.4 水泵运行参数及能耗指标的计算330

9.1.5 计算实例334

9.2 离心泵的运行特性与控制策略339

9.2.1 水泵系统装置需求特性与水泵特性的关系339

9.2.2 水泵系统节点装置特性与水泵特性的关系340

9.2.3 离心泵系统的控制策略341

9.3 基于单变频器的离心泵配置及优化运行352

9.3.1 单调速方案的泵站机组配置352

9.3.2 优化运行模型的建立354

9.3.3 优化运行模型的求解356

9.4 离心泵系统运行节能改造实例357

9.4.1 水泵系统基本情况357

9.4.2 运行分析361

9.4.3 技术改造策略分析363

参考文献368