低比转速高速离心泵的理论及设计应用

前言

第1章低比转速高速诱导轮离心泵的不稳定特性控制与试验研究

1.1产生不稳定现象的机理

1.1.1进口回流产生的机理

1.1.2离心叶轮流道中的二次流与分层效应

1.1.3尾流-射流结构与流动分离

1.2不稳定特性的控制

1.2.1诱导轮、离心轮及蜗壳等过流部件的合理设计

1.2.2进行不稳定性控制的合理结构措施

1.3稳定性的试验研究

1.3.1加反向流稳定器的水试

1.3.2复合叶轮的水试

1.3.3加孔板的水试

参考文献

第2章汽蚀特性与高速诱导轮的设计

2.1高速诱导轮离心泵的汽蚀特性

2.1.1诱导轮的汽蚀性能

2.1.2诱导轮与离心轮的能量匹配

2.2高速诱导轮的设计方法

2.2.1诱导轮的结构设计与参数选择

2.2.2高速诱导轮的设计实例

2.3提高汽蚀性能的其它措施

2.3.1串联诱导轮结构

2.3.2进口前缘引射结构

参考文献

第3章低比转速高速复合叶轮离心泵的水力设计方法

3.1复合叶轮的设计原理与设计方法

3.1.1复合叶轮的设计原理

3.1.2叶片数的确定

3.1.3复合叶轮的设计方法

3.2蜗壳的设计计算

3.2.1蜗壳的断面形状

3.2.2蜗壳的主要参数

3.3级间导叶的设计计算

3.3.1导叶的结构

3.3.2混合式导叶的设计计算

参考文献

第4章超低比转速离心泵的水力设计方法

4.1复合叶轮高速泵加大流量的设计方法与试验分析

4.1.1放大系数的确定

4.1.2参数选择

4.1.3设计实例与试验分析

4.2开式叶轮高速离心泵的设计方法与试验分析

4.2.1开式叶轮高速离心泵的设计方法

4.2.2开式叶轮高速离心泵的设计实例与试验分析

4.3高速离心旋涡泵的设计方法与试验分析

4.3.1轴向入口旋涡泵

4.3.2高速旋涡泵

参考文献

第5章低比转速高速复合叶轮离心泵的优化设计计算系统

5.1性能预测的数学模型

5.1.1各项损失计算

5.1.2效率模型

5.1.3扬程模型

5.2优化设计计算系统的开发

5.2.1低比转速高速复合叶轮离心泵的优化设计

5.2.2优化的数学方法

5.2.3设计系统的软件开发方法

5.3优化低比转速高速复合叶轮离心泵的设计实例

参考文献

第6章低比转速离心叶轮内部的流场计算

6.1二维流场计算复合叶轮S1流面流场计算

6.1.1复合叶轮流场的基本假设

6.1.2S1流面基本方程

6.1.3复合叶轮S1流面主方程的推导

6.1.4复合叶轮S1流面主方程的求解

6.2三维流场计算

6.2.1控制方程和湍流模型

6.2.2网格生成方法

6.2.3数值模拟实例

参考文献

第7章高速离心泵的结构设计

7.1总体方案设计

7.2增速装置与润滑系统

7.2.1增速装置的设计

7.2.2润滑系统的设计与试验研究

7.2.3监控系统的设计

7.3机械密封与密封系统的设计

7.4轴向力平衡

7.4.1平衡孔

7.4.2平衡管和平衡孔的组合结构

7.4.3斜齿轮传动

7.4.4平衡鼓和平衡盘的组合结构

7.4.5设计实例

参考文献

　　本书分7个章节，围绕低比转速离心泵小流量不稳定、汽蚀性能差及效率低三个主要技术难题，阐述了低比转速离心泵产生小流量不稳定现象的机理，建立了采用诱导轮、串联诱导轮和进口引射器来提高汽蚀性能的设计方法及低比转速离心泵的水力设计及结构设计方法。它还根据低比转速离心泵的内部流场的计算，提出了基于三维流动分析的优化水力设计计算方法。具体内容包括低比转速高速诱导轮离心泵的不稳定特性控制与试验研究、汽蚀特性与高速诱导轮的设计、低比转速高速复合叶轮离心泵的水力设计方法、超低比转速离心泵的水力设计方法等。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。　　低比转速高速离心泵具有输送介质流量小、扬程高和结构紧凑等优点，在石油化工、制药和电力等流程工业及航天事业中应用广泛。本书围绕低比转速离心泵在理论研究和设计应用中存在的小流量不稳定、汽蚀性能差及效率低三个关键技术难题，阐述了低比转速离心泵产生小流量不稳定现象的机理，建立了采用诱导轮、串联诱导轮和进口引射器来提高汽蚀性能的设计方法；建立了低比转速离心泵的水力设计及结构设计方法，并进行了试验验证；进行了低比转速离心泵的内部流场计算，提出了基于三维流动分析的优化水力设计计算方法。　　本书可作为流体机械教学和科研人员的参考书，也可作为广大离心泵的具体设计和使用者的参考书。【作者简介】　　朱祖超：男，浙江苍南人，1966年3月出生，工学博士，浙江理工大学和浙江大学教授，博士生导师。主要从事流体传输技术与流体机械的理论研究和工程应用开发，在低比转速离心泵的研究中，针对小流量不稳定性、效率低和汽蚀性能差等关键技术难题，在结构上提出变螺距诱导轮、复合叶轮、高速旋涡叶轮及其相结合的结构形式，理论上建立了以效率为主线的全局水力优化设计方法，较好地解决了这些关键技术难题，使离心泵的比转速延伸到8以下，拓宽了离心泵的应用范围。在低浓度固液两相离心泵的研究中，提出了基子尾流-射流结构是导致低浓度小颗粒固液两相离心泵磨损的主要原因之上的设计方法，较好地解决了低比转速低浓度圈液离心泵磨损，效率低和使用寿命短等关键难题。朱祖超教授曾负责国家自然科学基金，863计划、博士点科学基金、浙江省重大科技计划项目和浙江省自然科学基金青年科技人才培养专项等20余项纵向科研项目的研究工作。作为第1完成人获国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步二等奖4项，作为第2完成人获教育部提名国家科学技术奖一等奖1项，作为第2完成人和第5完成人获省部级科技进步二等奖2项和1项，获教育部新世纪人才计划入选培养人员，教育部霍英东青年教师奖，浙江省有突出贡献韵中青年科技专家和浙江省新世纪151人才重点资助人员等荣誉称号。作为第1、第2作者在量内外学术期刊和学术会议上发表论文40多篇，其中SCI、EI收录20多篇，培养3名博士研究生和12名硕士研究生。