轴流泵复杂湍流空化机理

图书信息

作者：张德胜著著

出版社：科学出版社

定价：288.00

ISBN：9787030838353

出版时间：2025-11-01

分类：图书,行业职业,工业技术,机械工程

商品介绍

目录

第1章空化概述1

1.1空化定义2

1.1.1空化基本概念3

1.1.2空化特性12

1.2空化基本类型14

1.2.1游移空化15

1.2.2涡空化15

1.2.3附着空化18

1.2.4剪切层空化20

1.3空化对泵的影响23

参考文献27

第2章轴流泵空化流理论基础31

2.1气泡动力学基本理论32

2.1.1气泡动力学方程的假设和基本条件32

2.1.2瑞利－普勒赛特方程介绍33

2.1.3基于R－P方程的空化模型34

2.2附着空化演化机制36

2.2.1附着空化失稳机制——回射流36

2.2.2回射流机制的补充研究38

2.2.3附着空化失稳机制——凝结激波39

2.2.4附着空化失稳机制——溃灭压力波42

2.3空化湍流相互作用43

2.3.1空化流场速度梯度与湍流脉动43

2.3.2空化两相混合物与湍流脉动44

2.3.3空化相变对剪切应力的影响47

2.3.4空化对湍流模型的影响48

2.3.5空化对涡动力特性的影响51

2.4空蚀及其预测53

2.4.1空蚀机理53

2.4.2空蚀载荷特征56

2.4.3材料损坏56

2.4.4空蚀数值预测方法58

2.4.5抗空蚀材料63

2.5泵空化相似理论66

2.5.1流动相似理论66

2.5.2泵空化相似换算69

2.5.3空化相似换算偏差分析70

参考文献71

第3章轴流泵空化数值模拟技术77

3.1水力空化建模方法78

3.1.1控制方程78

3.1.2欧拉－欧拉方法79

3.1.3欧拉－拉格朗日方法84

3.1.4界面捕捉方法87

3.2空化湍流建模方法90

3.3轴流泵空化数值模拟案例99

参考文献104

第4章轴流泵复杂湍流空化类型109

4.1叶片表面空化110

4.1.1叶片表面空化初生111

4.1.2基于自由流线理论的叶片表面空化分析113

4.1.3轴流泵内叶片表面空化特性115

4.2间隙空化119

4.2.1间隙空化主要类型119

4.2.2角涡流动机制121

4.2.3射流剪切层流动机制130

4.3TLV空化133

4.3.1TLV理论模型及预测133

4.3.2轴流泵TLV空化特性144

4.4其他空化形式152

4.4.1回流空化152

4.4.2旋转空化155

参考文献156

第5章轴流泵叶顶区多类型空化相互作用机制159

5.1叶片表面空化160

5.1.1轴流泵叶顶空化特性160

5.1.2考虑不同间隙的轴流泵叶顶空化演化机理165

5.1.3叶顶泄漏流不稳定性机理176

5.1.4S－TLV189

5.2轴流泵尾缘PCV初生与发展199

5.2.1轴流泵尾缘PCV的涡流结构和演化过程199

5.2.2PCV的形成机理201

5.2.3PCV的演化机制203

5.2.4PCV干涉相邻流道206

5.3复杂湍流与叶顶区空化的相互作用机理212

5.3.1空化影响下的叶顶泄漏流动212

5.3.2轴流泵尾缘PCV的涡动力学分析217

参考文献231

第6章轴流泵内复杂空化诱导压力脉动及调控233

6.1宏观水动力性能不稳定性234

6.2叶顶多尺度空化诱导压力脉动机理236

6.2.1轴流泵叶顶空化特性236

6.2.2不同流量工况下的压力脉动244

6.2.3不同空化数下叶顶空化演化诱导的压力波动特征246

6.2.4轴流泵叶轮内压力脉动强度分析248

6.2.5轴流泵叶顶区压力脉动信号特征分析与空化状态识别252

6.3提高轴流泵空化性能的措施与方法259

6.3.1降低nD259

6.3.2合适的轮毂比261

6.3.3合适的叶栅稠密度261

6.3.4合适的叶片数Z'263

6.3.5翼型的选择与空泡校核263

6.3.6叶片环量调控266

6.4轴流泵空化抑制方法269

6.4.1不同叶顶形状269

6.4.2水射流结构273

参考文献279

内容简介

轴流泵是一种大流量、低扬程泵型，广泛应用于大中型调水工程、核电、船舶推进、工业水循环、农田排灌等国民经济重要领域。轴流泵运行时经常出现空化现象，导致水力性能显著下降，情况严重时会产生剧烈的振动和噪声，严重威胁机组的安全稳定运行，掌握轴流泵空化机理是工程实践中迫切需要解决的关键科学问题。为此，本书针对轴流泵空化问题，总结作者团队十多年的基础研究成果，全面系统介绍空化概念及基本特性、轴流泵空化流理论基础、轴流泵空化数值模拟技术、轴流泵复杂湍流空化类型、轴流泵叶顶区多类型空化相互作用机制、轴流泵内复杂空化诱导压力脉动及调控等前沿技术。

本书适合流体机械（泵）领域从事水力机械空化流动方面工作的科研及工程技术人员参考。