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空化问题一直是离心泵行业的关键核心问题，空化的产生不仅会影响离心泵的运行效率，还会产生振动噪声，当空化严重时还会破坏离心泵的过流部件，影响离心泵运行的稳定性和可靠性。因此，对离心泵空化特性进行深入研究显得尤为重要。

本书以实验测试和数值计算相结合的方法系统研究了离心泵空化诱导不稳定特性和对策，主要内容包括：离心泵空化特性的同步测试方法、叶轮主要几何参数对离心泵空化特性的影响、离心泵空化性能预测模型、离心泵空化可视化测试与空蚀预测方法、离心泵空化流数值计算及计算模型改进、诱导轮设计方法及参数化软件开发等。

目录

前言

第1章 绪论 1

1.1 空化的概念 1

1.2 空化的分类 1

1.3 空化的发生机理、危害及利用 3

1.4 空化流的研究进展 4

1.5 空蚀的研究进展 11

1.6 空化诱导振动噪声的研究进展 13

1.7 泵空化控制的研究进展 14

参考文献 14

第2章 离心泵空化特性的实验研究 24

2.1 实验测试系统 24

2.1.1 实验装置 24

2.1.2 数据采集系统 27

2.2 实验方案与实验步骤 31

2.2.1 实验方案 31

2.2.2 实验步骤 32

2.3 实验结果及分析 32

2.3.1 空化性能 32

2.3.2 空化诱导振动特性 33

2.3.3 空化诱导噪声特性 35

参考文献 36

第3章 叶轮主要几何参数对离心泵空化特性的影响 37

3.1 基于神经网络的离心泵空化性能预测模型 37

3.1.1 网络结构的确定 37

3.1.2 训练样本及其归一化处理 39

3.1.3 预测模型的建立和训练 40

3.1.4 网络的仿真和回归分析 46

3.2 叶片数对离心泵空化特性的影响 48

3.2.1 叶片数对离心泵空化性能影响的实验研究 48

3.2.2 不同叶片数模型泵空化诱导振动特性 49

3.2.3 不同叶片数模型泵空化诱导噪声特性 50

3.3 叶片进口冲角对离心泵空化特性的影响 51

3.3.1 叶片进口冲角对离心泵空化性能影响的实验研究 51

3.3.2 不同叶片进口冲角模型泵空化诱导振动特性 52

3.3.3 不同叶片进口冲角模型泵空化诱导噪声特性 53

3.4 叶片包角对离心泵空化特性的影响 54

3.4.1 叶片包角对离心泵空化性能影响的实验研究 55

3.4.2 不同叶片包角模型泵空化诱导振动特性 55

3.4.3 不同叶片包角模型泵空化诱导噪声特性 57

参考文献 58

第4章 离心泵空化可视化与空蚀实验研究 60

4.1 研究模型 60

4.2 实验测试系统 62

4.3 可视化实验结果及诱导振动噪声分析 64

4.3.1 水箱对模型泵性能的影响 64

4.3.2 空化性能 64

4.3.3 叶轮进口空化形态 65

4.3.4 空化诱导振动噪声特性 70

4.4 离心泵空蚀的研究 74

4.4.1 离心泵空蚀预测方法 74

4.4.2 离心泵空蚀结果分析 76

4.4.3 离心泵空蚀实验 77

参考文献 78

第5章 离心泵内部空化特性的数值计算 79

5.1 空化数值模拟理论基础 79

5.1.1 控制方程 79

5.1.2 湍流模型 80

5.1.3 空化模型 83

5.1.4 边界条件 86

5.1.5 控制方程的离散与求解 87

5.2 空化常用数值计算软件与二次开发介绍 87

5.2.1 FLUENT软件与UDF二次开发 88

5.2.2 ANSYS-CFX软件与CEL二次开发 88

5.3 离心泵空化数值计算自动运行方法 89

5.4 离心泵网格划分方法 92

5.4.1 前期准备 93

5.4.2 进水管网格划分 98

5.4.3 叶轮网格划分 106

5.4.4 蜗壳网格划分 110

5.4.5 出水管网格划分 111

5.5 离心泵空化数值模拟方法 112

5.5.1 离心泵空化定常计算 112

5.5.2 离心泵空化非定常计算 129

参考文献 133

第6章 离心泵空化数值计算模型改进 136

6.1 离心泵湍流模型的改进 136

6.2 改进湍流模型性能评估 138

6.2.1 三维建模及网格划分 138

6.2.2 边界条件设置 140

6.2.3 计算结果及分析 140

6.3 Zwart空化模型经验系数适应性评价 147

6.3.1 研究对象及研究方案 148

6.3.2 空泡半径 149

6.3.3 汽化经验系数 152

6.3.4 凝结经验系数 153

6.4 离心泵空化模型的改进 155

6.5 RZCM空化模型的应用及验证 158

6.5.1 RZCM空化模型离心泵扬程下降曲线预测分析 158

6.5.2 RZCM空化模型空泡结构预测分析 161

参考文献 163

第7章 诱导轮设计方法及设计参数影响 165

7.1 诱导轮设计基础 165

7.2 诱导轮设计方法改进 169

7.3 叶栅稠密度对诱导轮空化性能的影响 172

7.3.1 计算模型 173

7.3.2 能量性能分析 174

7.3.3 空化性能分析 174

7.4 角度变化系数对诱导轮空化性能的影响 178

7.4.1 计算模型 178

7.4.2 能量性能分析 179

7.4.3 空化性能分析 180

参考文献 183

第8章 诱导轮参数化软件开发及应用 185

8.1 诱导轮二维水力设计软件开发 185

8.1.1 软件开发平台及开发工具 185

8.1.2 诱导轮二维水力设计软件开发 186

8.1.3 诱导轮二维水力设计软件的设计实例 195

8.2 诱导轮三维造型软件开发 196

8.2.1 软件开发平台及开发工具 196

8.2.2 诱导轮三维造型软件开发 197

8.2.3 诱导轮三维造型软件的设计实例 200

8.3 诱导轮在船用泵中的应用 200

8.3.1 船用泵模型参数 200

8.3.2 诱导轮设计 201

8.3.3 实验验证 202

参考文献 203

索引 205

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