内容简介

本书对离心泵内部的流动机理、 受力振动、 机械磨损和设计方法进行了深入细致的讲解和阐述， 包括离心泵的水力设计、 设计工况与非设计工况的三维流动、 空化、 压力脉动、 振动与噪声等内部流动机理。 同时也涵盖了气液、 固液等离心泵内部极其复杂的多相流现象， 以及叶轮等关键水力部件的磨损、 侵蚀及材料选择等关键问题。本书共 １７ 章， 主要包括流体动力学原理、 离心泵的分类和性能参数、泵水力学和物理概念、 特性曲线、 部分载荷工况下三维流动现象对泵性能的影响、 吸入性能和空化、 水力部件设计、 数值流动计算、 液力、 振动与噪声、 离心泵的运行、 透平工况及特性、 介质对性能的影响、 高流速下材料的选择、 泵选型和质量控制、 泵的测试、 数据资料和其他文献及标准资料。

本书图文并茂、 深入浅出， 其中大量数据和图表都是作者多年来工作经验的总结和深入研究成果的凝练结晶。 部分数据和图表属于国内*次公开， 具有重要的理论价值和工程实践指导意义。

本书适合从事流体力学和泵技术研究的科研技术人员及院校师生学习参考。

  目录

目 录

序 译

者序

原书第 ３ 版前言

致谢

绪论 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １

第 １ 章 流体动力学原理 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １５

１* １ *对和相对参考系下的流动 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １５

１* ２ 守恒定律 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １５

１* ３ 边界层和边界层控制 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １９

１* ４ 弯曲流线的流动 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２３

１* ５ 压力损失 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２８

１* ６ 导叶 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３８

１* ７ 淹没射流 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４３

１* ８ 不均匀速度分布的均衡化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４４

１* ９ 并行管道及管网中的流量分布 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４６

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４８

第 ２ 章 离心泵的分类和性能参数 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４９

２* １ 构成、 原理及分类 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４９

２* ２ 性能参数 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５２

２* ３ 泵的类型及其应用 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５５

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７６

第 ３ 章 泵水力学和物理概念 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７７

３* １ 速度三角形的一维计算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７７

３* ２ 叶轮内的能量转换、 比功和扬程 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８２

３* ３ 由叶片引起的流动偏移、 滑移系数 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８５

３* ４ 无量纲系数、 相似定律和比转速 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８８

３* ５ 功率平衡和效率 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９１

３* ６ 二次流损失的计算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９４

３* ７ 压水室的基本水力计算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １１１

３* ８ 水力损失 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １１８

３* ９ 压力系数、 效率及水力损失的统计数据 !!!!!!!!!!!!!!!!!!! １２３

３* １０ 表面粗糙度和雷诺数的影响 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １３１

３* １１ 损失*小化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １４０

３* １２ 水力计算公式 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １４１

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １４１

第 ４ 章 特性曲线 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １４４

４* １ 扬程 － 流量特性和功率消耗 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １４４

４* ２ *高效率点 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １５８

４* ３ 泵性能预测 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １６２

４* ４ 型谱图 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １６３

４* ５ 泵性能曲线的修正 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １６６

４* ６ 性能偏差的分析 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １７４

４* ７ 泵性能调整的计算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １７７

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １８１

第 ５ 章 部分载荷工况下三维流动对泵性能的影响 !!!!!!!!!!!!!! １８２

５* １ 基本思想 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １８３

５* ２ 叶轮中的流动 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １８５

５* ３ 压水室中的流动 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２０１

５* ４ 回流的作用 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２０７

５* ５ 流动分离和回流对 Ｑ － Ｈ 曲线的影响 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２１９

５* ６ 改变 Ｑ － Ｈ 曲线形状的方法 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２２７

５* ７ 开式轴流叶轮中的流动现象 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２３７

５* ８ 双吸叶轮及双蜗壳结构中的流动不稳定性 !!!!!!!!!!!!!!!!!! ２４３

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２４６

第 ６ 章 吸入性能和空化!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２４９

６* １ 空化物理现象 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２４９

６* ２ 叶轮或喷嘴中的空化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２５３

６* ３ 必需 ＮＰＳＨ 的计算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２６９

６* ４ 流体性质的影响 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２７８

６* ５ 空化诱导噪声和振动 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２８３

６* ６ 空蚀 （空化侵蚀） !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２８７

６* ７ 设备进口压力的选取 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３０４

６* ８ 汽蚀破坏： 分析和补救措施 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３０７

６* ９ 吸入性能缺陷： 分析及补救措施 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３１７

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３１９

第 ７ 章 水力部件设计 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３２２

７* １ 设计方法及边界条件 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３２２

７* ２ 径向叶轮 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３２５

７* ３ 低比转速离心叶轮 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３４３

７* ４ 无堵塞泵上的径向叶轮 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３４８

７* ５ 混流式叶轮 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３５５

７* ６ 轴流叶轮及导叶 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３５９

Ⅷ 离 心 泵

７* ７ 诱导轮 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３８０

７* ８ 蜗壳 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３８９

７* ９ 有或无反导叶的径向导叶 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３９９

７* １０ 混流式导叶 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４０６

７* １１ 带有导叶或固定导叶的蜗壳 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４０７

７* １２ 环形压水室及无叶式导叶 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４０８

７* １３ 中开泵的吸水室 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４０９

７* １４ 叶轮设计的分析方法 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４１３

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４２３

第 ８ 章 数值流动计算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４２７

８* １ 综述 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４２７

８* ２ 准三维方法和三维欧拉方法 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４２９

８* ３ 纳维 － 斯托克斯基础理论 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４３０

８* ４ 求解平均值和后处理 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４４４

８* ５ 叶轮计算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４５３

８* ６ 压水室和级的计算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４５９

８* ７ 两相流和空化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４６２

８* ８ 计算策略不确定性和计算精度 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４６５

８* ９ 数值计算的评估标准 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４７８

８* １０ 数值模拟的基本准则 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４８２

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４８４

第 ９ 章 液力 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４８８

９* １ 叶轮侧壁间隙中的流动现象 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４８８

９* ２ 轴向力 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５０２

９* ３ 径向力 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５２０

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５４８

第 １０ 章 振动与噪声 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５５０

１０* １ 叶轮出口的非定常流 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５５１

１０* ２ 压力脉动 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５５４

１０* ３ 瞬变流条件下的部件载荷 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５６６

１０* ４ 噪声辐射 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５６７

１０* ５ 离心泵机械振动概述 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５７１

１０* ６ 转子动力学 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５７３

１０* ７ 水力激振 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５８８

１０* ８ 对振动灵敏度低的泵设计指南 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６１１

１０* ９ 允许振动 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６１３

１０* １０ 一般振动的诊断 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６１６

１０* １１ 轴承箱振动： 原理、 诊断、 补救措施 !!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６２５

１０* １２ 管路振动诱导的水力和声学激发 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６４４

目 录 Ⅸ

１０* １３ 扭转振动 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６６２

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６６５

第 １１ 章 离心泵的运行 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６６９

１１* １ 并联或者串联运行时的系统特性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６６９

１１* ２ 泵的调节 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６７３

１１* ３ 静态和动态平稳性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６８０

１１* ４ 开机和关机 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６８２

１１* ５ 过载、 水锤 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６８６

１１* ６ 允许的运转范围 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６８７

１１* ７ 泵的入流情况 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６９０

１１* ８ 排出管道 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７１１

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７１４

第 １２ 章 透平工况及其特性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７１６

１２* １ 离心泵反转作为透平 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７１６

１２* ２ 全特性曲线 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７３４

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７３９

第 １３ 章 介质对性能的影响 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７４０

１３* １ 高黏度流体的泵送 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７４０

１３* ２ 泵送气液混合物 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７５８

１３* ３ 涡轮中两相混合物的膨胀 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７８６

１３* ４ 颗粒水力运输 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７９０

１３* ５ 牛顿流体 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７９７

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８００

第 １４ 章 高流速下材料的选择 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８０３

１４* １ 叶轮或导叶疲劳断裂 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８０３

１４* ２ 腐蚀 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８１５

１４* ３ 软化水中的侵蚀腐蚀 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８２７

１４* ４ 材料的选择和许用流速 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８３５

１４* ５ 非水力磨损 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８６０

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８７９

第 １５ 章 泵的选型和质量控制 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８８２

１５* １ 泵的规格 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８８２

１５* ２ 泵的类型和尺寸的确定 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８８４

１５* ３ 技术质量标准 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８８９

１５* ４ 高能量泵 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８９５

参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８９９

第 １６ 章 泵的测试!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９００

１６* １ 测试类型 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９００

１６* ２ 测试回路配置 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９０２