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第1章 绪论1

1.1 研究背景1

1.2 瞬态水力激振流固耦合机理研究现状3

1.2.1 流固耦合理论及求解方法3

1.2.2 离心泵瞬态水力激振及流固耦合特性7

1.3 动静干涉湍流场非定常特性研究现状11

1.4 本书主要研究内容14

第2章 离心泵三维湍流-结构耦合方法相关理论17

2.1 计算流体动力学理论基础17

2.1.1 流体动力学基本方程17

2.1.2 SSTk-ω湍流模型19

2.1.3 壁面函数19

2.2 固体弹性结构的有限元理论20

2.3 流固耦合求解的理论依据20

2.3.1 ALE描述20

2.3.2 耦合求解策略22

2.3.3 数据传递动力学条件及耦合收敛标准24

第3章 离心泵转子系统水力激振试验研究27

3.1 试验系统27

3.1.1 试验回路系统27

3.1.2 测量传感器及其系统校准30

3.1.3 数据采集系统44

3.2 试验方案与步骤50

3.3 水力激振数据处理方式54

3.4 离心泵转子水力激振试验结果与分析58

3.4.1 模型离心泵性能曲线59

3.4.2 转子“湿”条件下距离测量结果59

3.4.3 转子“干”条件下距离测量结果61

3.4.4 各转速及流量工况下转子瞬态水力激振结果62

3.5 本章小结64

第4章 单叶片离心泵叶轮瞬态流固耦合数值计算66

4.1 计算模型及网格划分66

4.2 流固耦合模拟方法及关键参数确定72

4.2.1 流固耦合计算的边界及初始条件72

4.2.2 单向和双向流固耦合计算实现方法79

4.2.3 流固耦合交界面数据传递和映射79

4.2.4 动静坐标系下流固耦合振动结果的转换84

4.2.5 耦合计算过程中的阻尼系数85

4.2.6 耦合计算过程中的网格刚度89

4.2.7 松弛因子和收敛目标92

4.3 模态理论及其结果分析93

4.3.1 模态理论93

4.3.2 单叶片叶轮模态求解结果与分析94

4.4 径向水力激振力求解结果与分析96

4.5 瞬态流固耦合振动位移计算结果与分析104

4.6 流固耦合作用对非定常压力场影响的对比分析111

4.7 基于双向耦合的单叶片离心泵叶轮动应力分析114

4.8 本章小结121

第5章 单叶片离心泵内部流动非定常强度分析123

5.1 离心泵内部流动非定常强度定义方法123

5.1.1 压力脉动强度系数125

5.1.2 速度非定常强度系数和湍流强度系数126

5.2 单叶片离心泵内部压力脉动试验研究130

5.2.1 瞬态压力传感器测量系统及校准130

5.2.2 试验测量结果与数值计算的对比133

5.3 额定转速下内部流动非定常强度结果及分析136

5.3.1 压力脉动强度分布及分析136

5.3.2 速度非定常强度及湍流强度分布及分析141

5.4 低转速运行工况下内部流动非定常强度分析144

5.4.1 压力脉动强度分布及分析145

5.4.2 速度非定常强度及湍流强度分布及分析149

5.5 本章小结156

第6章 普通离心泵流固耦合数值模拟及流动非定常强度分析157

6.1 计算模型及网格划分157

6.2 蜗壳式普通离心泵流固耦合数值模拟160

6.2.1 瞬态双向流固耦合数值模拟的参数条件160

6.2.2 离心泵叶轮模态分析163

6.2.3 离心泵叶轮瞬态双向耦合计算结果及分析168

6.3 蜗壳式普通离心泵内部流动非定常强度分析175

6.3.1 离心泵内部流动三维空间上非定常强度定义175

6.3.2 离心泵内部压力脉动强度特性分析176

6.3.3 离心泵内部流动三维非定常强度分析182

6.4 本章小结191

第7章 总结与展望193

7.1 研究总结193

7.2 研究展望196

参考文献198