本書共分為8章，系統(tǒng)總結(jié)了自吸噴灌泵的研究背景及研究現(xiàn)狀，提出了一種多級(jí)自吸噴灌泵的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)了一種正交試驗(yàn)組合灰關(guān)聯(lián)分析法；進(jìn)行了泵自吸過程中氣液兩相流數(shù)值計(jì)算及自吸攝影試驗(yàn)，進(jìn)而獲取了泵內(nèi)部三大能量損失之間的影響關(guān)系；深入研究了泵內(nèi)部壓力脈動(dòng)波的振幅、頻率及相位的變化規(guī)律及內(nèi)在影響因素；后進(jìn)行了多級(jí)自吸噴灌泵的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性及水力噪聲研究。
本書可供從事流體機(jī)械及工程和泵設(shè)計(jì)研究工作的工程技術(shù)人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生學(xué)習(xí)與參考。
適讀人群 ：流體機(jī)械及工程和泵設(shè)計(jì)研究工作的工程技術(shù)人員，高等院校相關(guān)專業(yè)的師生
本書是作者及所在課題組近年來在自吸噴灌泵研究方向發(fā)表論文的系列總結(jié)與提煉，也是國(guó)家自然科學(xué)基金“新型多級(jí)泵葉輪—導(dǎo)葉耦合流場(chǎng)結(jié)構(gòu)與能量轉(zhuǎn)換機(jī)理研究（51279069）”等科研成果的部分總結(jié)，并得到了江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目（PDPA）的資助。
本書中的部分研究?jī)?nèi)容榮獲2015年中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)及第十六中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)銀獎(jiǎng)。
水資源是基礎(chǔ)性的自然資源，也是重要的戰(zhàn)略資源。我國(guó)是水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家，水資源供需矛盾的突出是可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。農(nóng)業(yè)是用水大戶且用水效率不高，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水和節(jié)水灌溉，是促進(jìn)水資源可持續(xù)利用、保障國(guó)家糧食安全、加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的重要舉措，自2004年以來，連續(xù)多個(gè)中央1號(hào)文件，都把節(jié)水灌溉及大規(guī)模推進(jìn)農(nóng)田水利建設(shè)作為一項(xiàng)重大戰(zhàn)略任務(wù)。在這種背景下，作為一種先進(jìn)高效的節(jié)水灌溉技術(shù)，噴灌技術(shù)成為了發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的重要組成部分。
在傳統(tǒng)的噴灌系統(tǒng)中，自吸噴灌泵能夠?qū)崿F(xiàn)自吸，因此應(yīng)用廣泛。特別是在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的節(jié)水灌溉方面，自吸噴灌泵是其核心設(shè)備，而多級(jí)自吸噴灌泵是在單級(jí)自吸噴灌泵基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種提供高揚(yáng)程、高壓力液體的關(guān)鍵設(shè)備。傳統(tǒng)的自吸噴灌泵通常采用箱體蝸殼式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積笨重、成本高、揚(yáng)程低、能耗大。同時(shí)，隨著當(dāng)前對(duì)高揚(yáng)程自吸噴灌泵的需求不斷增多，國(guó)內(nèi)外學(xué)者絕大部分都是設(shè)計(jì)較大葉輪的單級(jí)自吸噴灌泵來代替，很少對(duì)輕巧的多級(jí)自吸噴灌泵展開研究。鑒于此，在國(guó)內(nèi)外關(guān)于多級(jí)自吸噴灌泵文獻(xiàn)稀缺的前提下，本書的相關(guān)研究工作顯得尤為重要。
本書是作者及所在課題組近年來在自吸噴灌泵研究方向的總結(jié)與提煉，也匯集了國(guó)家自然科學(xué)基金（51279069及51609105）、國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2015BAB07B06）、江蘇省自然科學(xué)基金（BK20150508）及江蘇大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（NZ201604）等科研成果，并得到了江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目（PDPA）的資助。
本書共分為8章，系統(tǒng)總結(jié)了自吸噴灌泵的研究背景及研究現(xiàn)狀，提出了一種多級(jí)自吸噴灌泵的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)了一種正交試驗(yàn)組合灰關(guān)聯(lián)分析法；進(jìn)行了泵自吸過程中氣液兩相流數(shù)值計(jì)算及自吸攝影試驗(yàn)，進(jìn)而獲取了泵內(nèi)部三大能量損失之間的影響關(guān)系；深入研究了泵內(nèi)部壓力脈動(dòng)波的振幅、頻率及相位的變化規(guī)律及內(nèi)在影響因素；最后進(jìn)行了多級(jí)自吸噴灌泵的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性及水力噪聲研究。
本書由江蘇大學(xué)王川、施衛(wèi)東、蔣小平、周嶺撰寫，并由施衛(wèi)東負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。本書的撰寫得到了江蘇大學(xué)袁壽其研究員、袁建平研究員、李紅研究員的指導(dǎo)與幫助，也得到了江蘇大學(xué)流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心領(lǐng)導(dǎo)和同事的大力支持；與此同時(shí)，非常感謝課題組的劉建瑞研究員、李偉副研究員、張德勝研究員、曹衛(wèi)東副研究員及司喬瑞助理研究員給予的熱心幫助。此外，本書部分內(nèi)容提煉自課題組馮琦與王偉的碩士學(xué)位論文。在此一并致以衷心的感謝。
本書可供從事流體機(jī)械及工程和泵設(shè)計(jì)研究工作的工程技術(shù)人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生學(xué)習(xí)與參考。
限于作者水平和研究條件，書中難免存在不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正，不吝賜教。
王川，男，1987年10月出生，2015年12月畢業(yè)于江蘇大學(xué)流體機(jī)械及工程專業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位，同月就職于江蘇大學(xué)流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心，助理研究員職稱。一直從事流體計(jì)算，流體機(jī)械的研究。
教育經(jīng)歷（從大學(xué)本科開始，按時(shí)間倒序排序；請(qǐng)列出攻讀研究生學(xué)位階段導(dǎo)師姓名）： 2014/08－2015/08，新加坡南洋理工大學(xué)，海事研究中心，博士聯(lián)合培養(yǎng)，導(dǎo)師：Tan Soon Keat； 2011/09－2015/12，江蘇大學(xué)，流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心，博士，導(dǎo)師：施衛(wèi)東； 2009/09－2012/06，江蘇大學(xué)，流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心，碩士，導(dǎo)師：施衛(wèi)東； 2005/09－2009/06，江蘇大學(xué)，能源與動(dòng)力工程學(xué)院，學(xué)士。
獲獎(jiǎng)：
1、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，51279069，新型多級(jí)泵葉輪-導(dǎo)葉耦合流場(chǎng)結(jié)構(gòu)與能量轉(zhuǎn)換機(jī)理研究。
2、江蘇省研究生創(chuàng)新工程計(jì)劃項(xiàng)目，CXLX12-0642，不銹鋼多級(jí)離心泵關(guān)鍵設(shè)計(jì)方法及內(nèi)部渦流研究。
(1) 王川（4/11），射流自吸式柴油機(jī)（汽油機(jī)）—泵直聯(lián)機(jī)組的研究，中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，一等獎(jiǎng)，2015
(2) 王川（5/8），新型煤礦深井用潛水泵關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化，第十六屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)銀獎(jiǎng)，2014
(3) 王川（3/5），新型多級(jí)離心泵設(shè)計(jì)方法與關(guān)鍵技術(shù)研究，鎮(zhèn)江市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，2014。
前言
第1章緒論1
1.1概述1
1.2自吸泵的研究現(xiàn)狀2
1.2.1自吸泵產(chǎn)品的發(fā)展概述2
1.2.2自吸泵結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀3
1.2.3泵內(nèi)部氣液兩相流動(dòng)的研究現(xiàn)狀4
1.2.4自吸泵自吸過程的氣液兩相流數(shù)值計(jì)算研究現(xiàn)狀5
1.3本書的主要研究?jī)?nèi)容5
參考文獻(xiàn)7
第2章多級(jí)自吸噴灌泵的多目標(biāo)模糊設(shè)計(jì)11
2.1自吸泵的分類及工作原理11
2.2多級(jí)自吸噴灌泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12
2.2.1泵整體結(jié)構(gòu)12
2.2.2氣液分離室13
2.2.3外殼體13
2.2.4自吸蓋板13
2.2.5氣液混合室14
2.3多級(jí)自吸噴灌泵的工藝設(shè)計(jì)15
2.4多級(jí)自吸噴灌泵關(guān)鍵水力部件的多目標(biāo)模糊設(shè)計(jì)16
2.4.1方法概述16
2.4.2模糊解法17
2.4.3泵設(shè)計(jì)參數(shù)18
2.4.4目標(biāo)函數(shù)的建立18
2.4.5約束條件的建立19
2.4.6優(yōu)化求解21
2.4.7葉輪及導(dǎo)葉的水力設(shè)計(jì)22
2.5多級(jí)自吸噴灌泵的外特性試驗(yàn)結(jié)果23
2.6本章小結(jié)24
參考文獻(xiàn)25
第3章多級(jí)自吸噴灌泵自吸時(shí)間的影響因素研究26
3.1多級(jí)自吸噴灌泵自吸時(shí)間的正交試驗(yàn)26
3.1.1試驗(yàn)概念26
3.1.2試驗(yàn)?zāi)康?6
3.1.3試驗(yàn)指標(biāo)26
3.1.4試驗(yàn)因素26
3.1.5選擇因素水平27
3.1.6試驗(yàn)方案28
3.1.7正交試驗(yàn)結(jié)果分析29
3.2多級(jí)自吸噴灌泵自吸時(shí)間的灰色關(guān)聯(lián)度分析32
3.2.1灰色關(guān)聯(lián)度分析法的計(jì)算步驟32
3.2.2自吸時(shí)間的灰關(guān)聯(lián)計(jì)算34
3.3本章小結(jié)37
參考文獻(xiàn)38
第4章自吸噴灌泵自吸過程的非定常數(shù)值計(jì)算及試驗(yàn)39
4.1三維建模及網(wǎng)格劃分39
4.1.1主要過流部件的三維造型39
4.1.2計(jì)算區(qū)域40
4.1.3網(wǎng)格劃分40
4.2兩相流模型及初始邊界條件41
4.2.1兩相流模型41
4.2.2初始邊界條件41
4.3單級(jí)自吸噴灌泵計(jì)算結(jié)果分析 43
4.3.1單級(jí)自吸泵進(jìn)、出口段中截面氣水兩相分布43
4.3.2單級(jí)自吸泵整體中截面流線、氣水兩相及壓力分布46
4.3.3單級(jí)自吸泵回流腔中截面速度及壓力分布49
4.3.4單級(jí)自吸泵葉輪及正導(dǎo)葉中截面流線、氣水兩相及壓力分布50
4.3.5單級(jí)自吸泵反導(dǎo)葉中截面流線、氣水兩相及壓力分布53
4.3.6單級(jí)自吸泵非定常計(jì)算數(shù)據(jù)分析55
4.4多級(jí)自吸噴灌泵計(jì)算結(jié)果分析 62
4.4.1多級(jí)自吸泵出口段的自吸攝影試驗(yàn)62
4.4.2多級(jí)自吸泵出口段中截面的氣水兩相分布66
4.4.3多級(jí)自吸泵中截面流線、氣水兩相及壓力分布70
4.4.4多級(jí)自吸泵葉輪及正導(dǎo)葉中截面流線、氣水兩相及渦量分布73
4.4.5多級(jí)自吸泵反導(dǎo)葉中截面流線、氣水兩相及渦量分布77
4.4.6自吸泵氣液混合室中截面速度及氣水兩相分布80
4.4.7自吸泵氣液分離室中截面速度及氣水兩相分布81
4.4.8多級(jí)自吸泵非定常計(jì)算數(shù)據(jù)分析83
4.5本章小結(jié)87
參考文獻(xiàn)88
第5章多級(jí)自吸噴灌泵的能量損失研究90
5.1數(shù)值計(jì)算方法的研究90
5.1.1計(jì)算模型的建立90
5.1.2計(jì)算區(qū)域的確定91
5.1.3湍流模型的選擇93
5.1.4收斂精度的選擇94
5.1.5邊界條件的設(shè)置95
5.1.6表面粗糙度對(duì)泵性能的影響95
5.1.7數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析103
5.2基于數(shù)值計(jì)算的泵能量損失研究104
5.3模型泵效率優(yōu)化的方法115
5.4本章小結(jié)117
參考文獻(xiàn)119
第6章多級(jí)自吸噴灌泵的非定常流動(dòng)研究120
6.1非定常數(shù)值計(jì)算的設(shè)置及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置120
6.2基于數(shù)值計(jì)算的壓力脈動(dòng)分析121
6.2.1葉輪的壓力脈動(dòng)分析122
6.2.2導(dǎo)葉的壓力脈動(dòng)分析126
6.2.3泵腔的壓力脈動(dòng)分析129
6.2.4整泵的壓力脈動(dòng)分析133
6.3基于數(shù)值計(jì)算的非定常流動(dòng)分析137
6.4本章小結(jié)142
參考文獻(xiàn)144
第7章多級(jí)自吸噴灌泵的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性研究146
7.1概述146
7.2多級(jí)自吸噴灌泵的轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速分析146
7.2.1研究對(duì)象臨界轉(zhuǎn)速的基本理論147
7.2.2軸承動(dòng)力特性系數(shù)的求解148
7.2.3環(huán)壓密封的動(dòng)力特性系數(shù)求解149
7.2.4SAMCEF Rotor有限元軟件介紹152
7.2.5三種計(jì)算模型的一階臨界轉(zhuǎn)速分析153
7.2.6軸承剛度對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的影響157
7.2.7基于Samcef Rotor的“濕態(tài)”臨界轉(zhuǎn)速分析158
7.3多級(jí)自吸噴灌泵的瞬態(tài)響應(yīng)分析160
7.3.1轉(zhuǎn)子允許不平衡量的計(jì)算160
7.3.2考慮不平衡質(zhì)量的瞬態(tài)響應(yīng)分析161
7.3.3起動(dòng)過程中瞬態(tài)響應(yīng)分析164
7.3.4“濕態(tài)”下瞬態(tài)響應(yīng)分析166
7.4多級(jí)自吸噴灌泵的諧響應(yīng)分析169
7.4.1諧響應(yīng)分析的使用條件169
7.4.2諧響應(yīng)求解設(shè)置170
7.4.3“干態(tài)”下的諧響應(yīng)分析170
7.4.4“濕態(tài)”下的諧響應(yīng)分析171
7.5多級(jí)自吸噴灌泵的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)分析173
7.5.1故障診斷的基本圖譜173
7.5.2振動(dòng)傳感器的選擇174
7.5.3本特利408型振動(dòng)故障測(cè)試儀參數(shù)選擇174
7.5.4多級(jí)自吸噴灌泵的振動(dòng)試驗(yàn)分析175
7.5.5多級(jí)自吸噴灌泵的軸心軌跡試驗(yàn)分析179
7.6本章小結(jié)183
參考文獻(xiàn)185
第8章多級(jí)自吸噴灌泵的水動(dòng)力噪聲研究186
8.1概述186
8.2水動(dòng)力噪聲理論及求解187
8.2.1水動(dòng)力噪聲聲源187
8.2.2水動(dòng)力噪聲基本方程187
8.2.3水動(dòng)力噪聲的求解方法188
8.3多級(jí)自吸噴灌泵的模態(tài)分析189
8.3.1實(shí)體建模189
8.3.2實(shí)葉輪模態(tài)分析189
8.3.3多級(jí)自吸噴灌泵的殼體模態(tài)分析191
8.4多級(jí)自吸噴灌泵的內(nèi)聲場(chǎng)計(jì)算及分析193
8.4.1葉片偶極子聲源內(nèi)聲場(chǎng)計(jì)算及分析193
8.4.2導(dǎo)葉偶極子聲源內(nèi)聲場(chǎng)計(jì)算及分析196
8.4.3多級(jí)自吸噴灌泵的內(nèi)聲場(chǎng)頻率響應(yīng)分析201
8.5多級(jí)自吸噴灌泵的外聲場(chǎng)計(jì)算及分析202
8.5.1外輻射聲場(chǎng)
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