多级自吸喷灌泵

　　本书共分为8章，系统总结了自吸喷灌泵的研究背景及研究现状，提出了一种多级自吸喷灌泵的新型结构设计方法，并设计了一种正交试验组合灰关联分析法；进行了泵自吸过程中气液两相流数值计算及自吸摄影试验，进而获取了泵内部三大能量损失之间的影响关系；深入研究了泵内部压力脉动波的振幅、频率及相位的变化规律及内在影响因素；后进行了多级自吸喷灌泵的转子动力学特性及水力噪声研究。本书可供从事流体机械及工程和泵设计研究工作的工程技术人员及高等院校相关专业的师生学习与参考。

　　王川，男，1987年10月出生，2015年12月毕业于江苏大学流体机械及工程专业，获工学博士学位，同月就职于江苏大学流体机械工程技术研究中心，助理研究员职称。一直从事流体计算，流体机械的研究。教育经历（从大学本科开始，按时间倒序排序；请列出攻读研究生学位阶段导师姓名）： 2014/08－2015/08，新加坡南洋理工大学，海事研究中心，博士联合培养，导师：Tan Soon Keat； 2011/09－2015/12，江苏大学，流体机械工程技术研究中心，博士，导师：施卫东； 2009/09－2012/06，江苏大学，流体机械工程技术研究中心，硕士，导师：施卫东； 2005/09－2009/06，江苏大学，能源与动力工程学院，学士。获奖： 1、国家自然科学基金面上项目，51279069，新型多级泵叶轮-导叶耦合流场结构与能量转换机理研究。2、江苏省研究生创新工程计划项目，CXLX12-0642，不锈钢多级离心泵关键设计方法及内部涡流研究。 （1） 王川（4/11），射流自吸式柴油机（汽油机）—泵直联机组的研究，中国机械工业科学技术奖，一等奖，2015（2） 王川（5/8），新型煤矿深井用潜水泵关键技术研究与产业化，第十六届中国国际工业博览会银奖，2014 （3） 王川（3/5），新型多级离心泵设计方法与关键技术研究，镇江市科技进步一等奖，2014。

前言
第1章绪论1
1.1概述1
1.2自吸泵的研究现状2
1.2.1自吸泵产品的发展概述2
1.2.2自吸泵结构的研究现状3
1.2.3泵内部气液两相流动的研究现状4
1.2.4自吸泵自吸过程的气液两相流数值计算研究现状5
1.3本书的主要研究内容5
参考文献7
第2章多级自吸喷灌泵的多目标模糊设计11
2.1自吸泵的分类及工作原理11
2.2多级自吸喷灌泵的结构设计12
2.2.1泵整体结构12
2.2.2气液分离室13
2.2.3外壳体13
2.2.4自吸盖板13
2.2.5气液混合室14
2.3多级自吸喷灌泵的工艺设计15
2.4多级自吸喷灌泵关键水力部件的多目标模糊设计16
2.4.1方法概述16
2.4.2模糊解法17
2.4.3泵设计参数18
2.4.4目标函数的建立18
2.4.5约束条件的建立19
2.4.6优化求解21
2.4.7叶轮及导叶的水力设计22
2.5多级自吸喷灌泵的外特性试验结果23
2.6本章小结24
参考文献25
第3章多级自吸喷灌泵自吸时间的影响因素研究26
3.1多级自吸喷灌泵自吸时间的正交试验26
3.1.1试验概念26
3.1.2试验目的26
3.1.3试验指标26
3.1.4试验因素26
3.1.5选择因素水平27
3.1.6试验方案28
3.1.7正交试验结果分析29
3.2多级自吸喷灌泵自吸时间的灰色关联度分析32
3.2.1灰色关联度分析法的计算步骤32
3.2.2自吸时间的灰关联计算34
3.3本章小结37
参考文献38
第4章自吸喷灌泵自吸过程的非定常数值计算及试验39
4.1三维建模及网格划分39
4.1.1主要过流部件的三维造型39
4.1.2计算区域40
4.1.3网格划分40
4.2两相流模型及初始边界条件41
4.2.1两相流模型41
4.2.2初始边界条件41
4.3单级自吸喷灌泵计算结果分析 43
4.3.1单级自吸泵进、出口段中截面气水两相分布43
4.3.2单级自吸泵整体中截面流线、气水两相及压力分布46
4.3.3单级自吸泵回流腔中截面速度及压力分布49
4.3.4单级自吸泵叶轮及正导叶中截面流线、气水两相及压力分布50
4.3.5单级自吸泵反导叶中截面流线、气水两相及压力分布53
4.3.6单级自吸泵非定常计算数据分析55
4.4多级自吸喷灌泵计算结果分析 62
4.4.1多级自吸泵出口段的自吸摄影试验62
4.4.2多级自吸泵出口段中截面的气水两相分布66
4.4.3多级自吸泵中截面流线、气水两相及压力分布70
4.4.4多级自吸泵叶轮及正导叶中截面流线、气水两相及涡量分布73
4.4.5多级自吸泵反导叶中截面流线、气水两相及涡量分布77
4.4.6自吸泵气液混合室中截面速度及气水两相分布80
4.4.7自吸泵气液分离室中截面速度及气水两相分布81
4.4.8多级自吸泵非定常计算数据分析83
4.5本章小结87
参考文献88
第5章多级自吸喷灌泵的能量损失研究90
5.1数值计算方法的研究90
5.1.1计算模型的建立90
5.1.2计算区域的确定91
5.1.3湍流模型的选择93
5.1.4收敛精度的选择94
5.1.5边界条件的设置95
5.1.6表面粗糙度对泵性能的影响95
5.1.7数值计算与试验结果对比分析103
5.2基于数值计算的泵能量损失研究104
5.3模型泵效率优化的方法115
5.4本章小结117
参考文献119
第6章多级自吸喷灌泵的非定常流动研究120
6.1非定常数值计算的设置及监测点的布置120
6.2基于数值计算的压力脉动分析121
6.2.1叶轮的压力脉动分析122
6.2.2导叶的压力脉动分析126
6.2.3泵腔的压力脉动分析129
6.2.4整泵的压力脉动分析133
6.3基于数值计算的非定常流动分析137
6.4本章小结142
参考文献144
第7章多级自吸喷灌泵的转子动力学特性研究146
7.1概述146
7.2多级自吸喷灌泵的转子临界转速分析146
7.2.1研究对象临界转速的基本理论147
7.2.2轴承动力特性系数的求解148
7.2.3环压密封的动力特性系数求解149
7.2.4SAMCEF Rotor有限元软件介绍152
7.2.5三种计算模型的一阶临界转速分析153
7.2.6轴承刚度对临界转速的影响157
7.2.7基于Samcef Rotor的“湿态”临界转速分析158
7.3多级自吸喷灌泵的瞬态响应分析160
7.3.1转子允许不平衡量的计算160
7.3.2考虑不平衡质量的瞬态响应分析161
7.3.3起动过程中瞬态响应分析164
7.3.4“湿态”下瞬态响应分析166
7.4多级自吸喷灌泵的谐响应分析169
7.4.1谐响应分析的使用条件169
7.4.2谐响应求解设置170
7.4.3“干态”下的谐响应分析170
7.4.4“湿态”下的谐响应分析171
7.5多级自吸喷灌泵的转子动力学试验分析173
7.5.1故障诊断的基本图谱173
7.5.2振动传感器的选择174
7.5.3本特利408型振动故障测试仪参数选择174
7.5.4多级自吸喷灌泵的振动试验分析175
7.5.5多级自吸喷灌泵的轴心轨迹试验分析179
7.6本章小结183
参考文献185
第8章多级自吸喷灌泵的水动力噪声研究186
8.1概述186
8.2水动力噪声理论及求解187
8.2.1水动力噪声声源187
8.2.2水动力噪声基本方程187
8.2.3水动力噪声的求解方法188
8.3多级自吸喷灌泵的模态分析189
8.3.1实体建模189
8.3.2实叶轮模态分析189
8.3.3多级自吸喷灌泵的壳体模态分析191
8.4多级自吸喷灌泵的内声场计算及分析193
8.4.1叶片偶极子声源内声场计算及分析193
8.4.2导叶偶极子声源内声场计算及分析196
8.4.3多级自吸喷灌泵的内声场频率响应分析201
8.5多级自吸喷灌泵的外声场计算及分析202
8.5.1外辐射声场