固液兩相流泵理論與設計

序
前言
第1章固液兩相流基礎知識1
1.1固液兩相流基本理論1
1.1.1相與相現(xiàn)象1
1.1.2固液兩相流簡介3
1.1.3固液兩相流發(fā)展史及研究方法4
1.2固液兩相流基本物性7
1.2.1單顆粒基本參數(shù)7
1.2.2兩相流基本參數(shù)8
1.2.3顆粒粒度測量方法12
1.3固液兩相流中顆粒特性14
1.3.1顆粒動力學特性14
1.3.2顆粒群特性17
1.4固液兩相流分類17
1.4.1按固液兩相組成分類17
1.4.2按顆粒尺寸分類18
1.4.3按顆粒雷諾數(shù)Rep分類18
1.4.4按固相體積分數(shù)分類19
1.5漿體基本參數(shù)19
1.5.1漿體主要表征參數(shù)19
1.5.2泥漿的基本參數(shù)21
1.6沉降流速23
1.6.1固液兩相流沉降概況23
1.6.2靜水中顆粒自由沉降23
1.6.3固液兩相流沉降的影響因素25
1.7典型固液兩相流26
1.7.1低濃度含沙水26
1.7.2高濃度含沙水27
參考文獻29
第2章固液兩相流泵概述31
2.1固液兩相流泵簡介31
2.2固液兩相流泵分類31
2.2.1按應用類型分類31
2.2.2按泵的作用原理分類32
2.2.3按輸送介質的性質分類32
2.2.4按結構形式分類32
參考文獻33
第3章雜質泵34
3.1渣漿泵34
3.1.1簡介34
3.1.2結構形式34
3.1.3結構特點35
3.1.4渣漿泵的設計方法與難點36
3.1.5渣漿泵的密封與磨蝕防護36
3.1.6渣漿泵的應用37
3.1.7渣漿泵作業(yè)注意事項37
3.2砂泵38
3.2.1簡介38
3.2.2結構39
3.2.3砂泵類型40
3.2.4選型與使用41
3.2.5應用42
3.3挖泥泵42
3.3.1簡介42
3.3.2采砂原理42
3.3.3結構42
3.3.4應用43
3.4泥漿泵44
3.4.1簡介44
3.4.2容積式泥漿泵44
3.4.3立式泥漿泵47
3.4.4泥漿泵的應用47
參考文獻48
第4章無堵塞泵49
4.1螺旋離心泵49
4.1.1簡介49
4.1.2結構特點49
4.1.3運行特性50
4.1.4應用51
4.2旋流泵51
4.2.1簡介51
4.2.2工作原理51
4.2.3結構51
4.2.4運行特性52
4.2.5設計理論52
4.2.6應用53
4.3流道式無堵塞泵53
4.3.1簡介53
4.3.2單流道無堵塞泵53
4.3.3雙流道無堵塞泵55
4.4紙漿泵57
4.4.1簡介57
4.4.2性能特點57
4.4.3應用57
4.5其他類型固液兩相流泵57
4.5.1固液兩相軸流泵簡介58
4.5.2軸流泵結構58
4.5.3軸流泵水力設計方法59
4.5.4輸送固液兩相流特性59
4.5.5軸流泵作為輸河沙水應用60
參考文獻60
第5章固液兩相流泵水力設計62
5.1固液兩相流泵傳統(tǒng)水力設計方法62
5.1.1一維葉片設計理論62
5.1.2基于兩類流面的準三維反問題計算62
5.1.3基于渦面的全三維葉片設計理論63
5.2傳統(tǒng)設計方法的發(fā)展63
5.2.1經(jīng)驗模型換算法63
5.2.2經(jīng)驗統(tǒng)計速度系數(shù)設計法64
5.2.3葉片型線設計研究64
5.2.4基于人工智能的專家系統(tǒng)的優(yōu)化設計65
5.2.5三元流動設計理論65
5.3固液兩相流泵設計66
5.3.1固液兩相流泵設計基本思想66
5.3.2固液兩相流泵設計原則66
5.4基于兩相流理論的設計方法67
5.4.1兩相流畸變速度設計法67
5.4.2兩相流速度比設計法67
5.4.3結構設計的特殊性72
5.5葉片型線設計法73
5.5.1漸開線73
5.5.2等角螺旋線74
5.6螺旋離心泵葉輪葉片型線方程75
5.6.1螺旋線方程75
5.6.2葉片曲面型線方程76
5.7固液兩相流泵水力設計實例——螺旋離心泵80
5.7.1傳統(tǒng)設計80
5.7.2固液兩相流型線設計方法92
參考文獻95
第6章固液兩相流泵工作特性96
6.1固液兩相流泵性能基本參數(shù)和清水介質性能96
6.1.1泵的性能參數(shù)96
6.1.2固液兩相流泵輸送清水時的性能97
6.2泵輸送固液兩相流時的性能99
6.2.1泵送漿體時表征性能參數(shù)99
6.2.2工作壓力101
6.2.3泵送漿體時性能試驗101
6.2.4渣漿泵的運行性能101
6.3渣漿泵的汽蝕特性102
6.3.1泵無汽蝕運行的條件102
6.3.2有效汽蝕余量計算103
6.4螺旋離心泵的工作特性104
6.4.1固液兩相流介質含沙水假設104
6.4.2含沙水下的性能變化105
6.4.3螺旋離心泵工作特性分析107
參考文獻109
第7章固液兩相流泵水動力特性110
7.1螺旋離心泵內葉輪水動力特性110
7.1.1葉輪軸向力、徑向力110
7.1.2固液兩相流介質對水動力特性的影響112
7.2螺旋離心泵瞬變流水動力響應115
7.2.1螺旋離心泵瞬變流特性115
7.2.2螺旋離心泵瞬變流水動力分析122
參考文獻122
第8章固液兩相流泵內固液兩相流動特性與結構123
8.1螺旋離心泵內固液兩相流流動特性123
8.1.1數(shù)值模擬條件123
8.1.2螺旋離心泵內固液兩相流動特性123
8.1.3固相對螺旋離心泵磨損特性分析138
8.1.4螺旋離心泵內葉輪工作機理140
8.2螺旋離心泵內固液兩相場空間分布及速度滑移141
8.2.1相速度和相含率分布142
8.2.2固液兩相速度滑移現(xiàn)象143
8.3螺旋離心泵內固液兩相場空間結構145
8.3.1泵內渦結構理論分析145
8.3.2螺旋離心泵內渦結構146
8.3.3螺旋離心泵內渦量與渦結構147
8.4旋流泵內部流動特性及結構形式149
8.4.1旋流泵內部流動結構描述149
8.4.2旋流泵模型建立151
8.4.3旋流泵無葉腔的內流特性分析153
8.4.4旋流泵內流機理及內流結構模型建立160
8.5旋流泵內流體流動結構演變特性164
8.5.1特征參數(shù)定義164
8.5.2形狀系數(shù)對能量轉換的影響165
8.5.3幾何關聯(lián)系數(shù)對能量轉換的影響167
8.5.4旋流泵內流動結構演變特性167
參考文獻168
第9章固液兩相流泵磨蝕、腐蝕機理與防護170
9.1固液兩相流泵磨蝕研究現(xiàn)狀170
9.1.1泵磨蝕國外研究現(xiàn)狀170
9.1.2泵磨蝕國內研究現(xiàn)狀171
9.1.3渣漿泵磨蝕研究現(xiàn)狀174
9.1.4磨蝕及空化對固液兩相流泵運行影響174
9.2固液兩相流泵磨蝕特性175
9.2.1磨蝕機理175
9.2.2磨損理論177
9.2.3固液兩相流泵磨蝕特性分析179
9.2.4影響磨損特性的因素182
9.3固液兩相流泵腐蝕184
9.3.1腐蝕類型184
9.3.2帶有機械應力腐蝕185
9.3.3腐蝕其他影響因素186
9.4磨蝕數(shù)值計算模型186
9.4.1沖蝕速率187
9.4.2Fluent中的沖蝕模型187
9.4.3CFX中的沖蝕模型187
9.5固液兩相流泵磨蝕數(shù)值分析應用實例190
9.5.1顆粒體積分數(shù)變化190
9.5.2葉輪域速度變化191
9.5.3磨蝕云圖191
9.5.4結論192
9.6固液兩相流泵防磨蝕措施及技術192
9.6.1水力設計中的抗磨措施192
9.6.2運行中的抗磨措施193
9.6.3抗磨材質的應用193
9.6.4涂層技術193
9.6.5高分子復合材料應用194
參考文獻194
第10章固液兩相流泵試驗測試196
10.1固液兩相流泵試驗概述196
10.2固液兩相流泵試驗測試系統(tǒng)與性能測試197
10.2.1兩種試驗臺的適用性197
10.2.2兩種試驗臺的特點198
10.3固液兩相流泵性能試驗198
10.3.1性能試驗測量系統(tǒng)199
10.3.2性能試驗方法199
10.3.3性能試驗計算200
10.3.4注意事項200
10.4固液兩相流泵其他綜合試驗201
10.4.1泵的汽蝕試驗201
10.4.2泵的振動試驗202
10.4.3泵的噪聲試驗205
10.5固液兩相流泵內流場顯示測試研究209
10.5.1傳統(tǒng)流動測試技術研究209
10.5.2現(xiàn)代流動測試技術發(fā)展過程210
10.5.3PIV測試技術212
10.5.4高速動態(tài)攝影技術218
10.5.5固液兩相流泵流場顯示測試的難點和處理方法219
參考文獻221
第11章固液兩相流泵計算機輔助設計223
11.1固液兩相流泵計算機輔助設計應用實例223
11.1.1設計思想223
11.1.2功能模塊劃分及流程圖223
11.1.3設計過程224
11.2固液兩相流泵建模228
11.2.1蝸殼水體建模228
11.2.2葉輪水體建模232
11.2.3文件保存236
參考文獻237
第12章固液兩相流泵數(shù)值分析238
12.1固液兩相流泵數(shù)值計算方法238
12.1.1固液兩相流數(shù)值計算流程238
12.1.2固液兩相流數(shù)值計算處理方法238
12.1.3固液兩相流數(shù)值模擬的難點和關鍵性問題239
12.1.4固液兩相流數(shù)值模型239
12.1.5固液兩相流數(shù)值模擬的常用方法240
12.2固液兩相流泵網(wǎng)格劃分241
12.2.1網(wǎng)格劃分流程241
12.2.2ICEM網(wǎng)格劃分操作步驟242
12.2.3網(wǎng)格無關性檢查247
12.3固液兩相流泵Fluent兩相流數(shù)值計算248
12.3.1固液兩相流數(shù)值邊界條件249
12.3.2數(shù)值計算方法249
12.3.3計算迭代殘差設置249
12.3.4計算收斂性的判定250
12.3.5數(shù)值模擬設置過程250
12.3.6數(shù)值模擬結果處理259
12.4固液兩相流泵CFX數(shù)值計算260
12.4.1旋流泵模型建立261
12.4.2全流場CFX數(shù)值設置262
12.4.3進行計算及CFX-POST后處理268
12.5固液兩相流泵內兩相流CFX數(shù)值計算270
12.5.1網(wǎng)格劃分270
12.5.2邊界條件270
12.5.3后處理276
參考文獻281