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本教程以叶片式流体机械为重点，对流体机械的各相关内容，兼顾到不同特点和共性问题两个方面，作为一个完整的学科整体作了较全面的介绍。

全书共分四篇，篇是概论和基础篇，分两章叙述。第二篇是叶片式流体机械，分概述、叶片泵、水轮机、液力传动机械和气体介质叶片式流体机械共五章叙述。第三篇是容积式流体机械，分往复式泵、其他形式液体介质容积式流体机械和气体介质容积式流体机械三章讨论。第四篇是其他形式流体机械，分特殊形式泵和特殊形式流体传动机械两章简要介绍。

本书可作为高等学校热能动力工程专业的教学参考书使用，也可节选作为教材使用。本书也可供机械类或近机类相关专业的学生以及从事流体机械及流体动力工程工作的工程技术人员参考。

篇 概论与基础篇

章 流体机械概论

1.1.1 什么是流体机械

1.1.2 流体机械的种类

1.1.3 流体机械在国民经济和社会生活中的重要地位

1.1.4 分析观察流体机械的几种不同视角

第二章 工程流体力学和工程热力学相关知识简述

1.2.1 流体的物理陛质及流体静力学若干基本知识

1.2.2 流体的定常流动及其质量守恒关系——流动连续性方程

1.2.3 定常流动液体的能量守恒关系之一——重力场中的伯努利方程

1.2.4 定常流动液体的能量守恒关系之二——重力、离心力联合场中的伯努利方程

1.2.5 流体运动的动量及动量矩方程

1.2.6 关于运动流体的流态及流动的机械能损失

1.2.7 气体介质(工质)的状态参数及“过程”

1.2.8 气体稳定流动的能量方程——热力学定律的应用

1.2.9 热、功能量守恒关系式在不同“热力系统”中的具体形式

1.2.10 气体的热力性质及热力过程简介

1.2.11 马赫数及拉伐尔喷管

1.2.12 关于流体能量的品质(或质量)关系

第二篇 叶片式流体机械

章 概述

2.1.1 液体介质叶片式流体机械简介

2.1.2 气体介质叶片式流体机械概况

第二章 叶片式泵

2.2.1 叶片式泵的基本结构形式及种类简介

2.2.2 叶轮的图形表示方法及轮内的流体运动分析

2.2.3 离心式叶片泵的压水室和吸水室

2.2.4 离心泵的启动工作及其能头特性

2.2.5 离心泵的性能参数及特性曲线

2.2.6 离心泵的相似理论

2.2.7 离心泵叶轮的切割和泵的合理工作区

2.2.8 泵的汽蚀问题

2.2.9 轴流泵工作理论简介

2.2.10 叶片泵流体动力系统

2.2.11 关于叶轮的工作状态及泵的全特性问题

第三章 水轮机

2.3.1 水轮机及水力发电简介

2.3.2 反击式水轮机工作的基本理论

2.3.3 反击式水轮机的特性

2.3.4 切击式水轮机

2.3.5 水轮机的运行与调节

第四章 液力传动机械

2.4.1 液力传动元件的结构形式及工作原理

2.4.2 液力元件工作腔中的能头关系及元件的液力特性参数

2.4.3 液力传动元件的外部特性

2.4.4 液力传动系统（装置）的传动特性

2.4.5 液力元件的种类及其不同特点

2.4.6 液力传动的工程应用问题

第五章 气体介质叶片式流体机械

2.5.1 离心式通风机的结构及工作理论

2.5.2 轴流式通风机

2.5.3 通风机在管网中的工作及调节问题

2.5.4 离心式压缩机的基本结构形式及工作中的功能关系

2.5.5 离心式压缩机的特性及其使用问题

2.5.6 风力涡轮机

2.5.7 涡轮（透平）膨胀机及其在热泵（制冷）装置中工作的作用原理

第三篇 容积式流体机械

章 往复式泵

3.1.1 往复泵的基本工作理论（一）

3.1.2 往复泵的基本工作理论（二）

3.1.3 往复泵的若干其他特殊问题

第二章 其他形式液体介质容积式流体机械

3.2.1 转子型容积式泵

3.2.2 转子型容积式液动机（液压马达、油马达）

3.2.3 往复式液动机——油缸

3.2.4 容积式液体介质流体机械工作系统

第三章 气体介质容积式流体机械

3.3.1 容积式气体压缩机

3.3.2 容积式气动机械

第四篇 其他形式流体机械

章 特殊形式泵

4.1.1 漩涡泵

4.1.2 液环泵

4.1.3 部分流泵

4.1.4 射流泵

第二章 特殊形式流体转动机械

4.2.1 自复式液力转动装置——螺旋推进器

4.2.2 无滑差静液力机械偶合器

4.2.3 液体粘性传动装置

参考文献

图书目录

第1章 流体机械的基本知识1

1.1 流体机械的分类及用途1

1.1.1 流体机械的分类1

1.1.2 流体机械的用途4

1.2 流体机械的基本方程6

1.2.1 流体的基本物理性质6

1.2.2 叶片式流体机械的基本方程式7

1.3 流体机械的主要性能参数10

1.4 流体机械的性能曲线与特性曲线12

1.4.1 流体机械的性能曲线12

1.4.2 流体机械的特性曲线13

1.5 流体机械的相似理论及比转速14

1.5.1 流动相似理论14

1.5.2 流体机械的相似准则16

1.5.3 流体机械的相似换算17

1.5.4 流体机械的比转速19

1.6 水力机械的空化、空蚀及磨损22

1.6.1 空化与空蚀22

1.6.2 水力机械的空化与空蚀24

1.6.3 水力机械空化与空蚀的特性参数26

1.6.4 水力机械中的磨损30

1.6.5 水力机械中空蚀与磨损的防护32

1.7 流体机械的新产品开发33

1.7.1 流体机械新产品的设计程序33

1.7.2 各设计阶段的主要内容33

第2章 叶片泵的结构设计35

2.1 叶片泵概述35

2.1.1 叶片泵的分类35

2.1.2 叶片泵过流部件的作用和形式38

2.2 单级单吸式离心泵的典型结构40

2.2.1 单级单吸式离心泵的基本结构形式40

2.2.2 单级单吸式离心泵的零部件结构42

2.3 离心泵的其他典型结构45

2.3.1 单级单吸式离心泵的立式结构45

2.3.2 双支承泵的结构46

2.3.3 多级离心泵的结构47

2.4 轴流泵的典型结构53

2.4.1 立轴式轴流泵的结构54

2.4.2 贯流泵的结构55

2.5 混流泵的典型结构56

2.6 泵的主要辅助装置57

2.6.1 泵的密封结构57

2.6.2 轴向力的平衡装置59

2.6.3 径向力的平衡措施60

2.6.4 轴系振动校核61

第3章 离心泵与混流泵的流动设计62

3.1 设计理论概述62

3.1.1 一元设计方法63

3.1.2 二元设计方法63

3.1.3 三元设计方法64

3.2 离心泵、混流泵叶轮主要设计参数的确定65

3.2.1 泵的主要设计参数和要求65

3.2.2 泵主要几何参数的计算和确定71

3.3 确定泵叶轮主要几何参数的其他方法81

3.3.1 相似设计法81

3.3.2 反问题设计法85

3.4 叶轮轴面流道及叶片的绘型方法85

3.4.1 轴面投影图的绘制85

3.4.2 轴面流线的绘制88

3.4.3 叶片进口边的确定89

3.4.4 叶片进口安放角的选择和计算90

3.4.5 保角变换法叶片绘型92

3.5 吸入室、压水室的水力设计103

3.5.1 吸入室的水力设计103

3.5.2 压水室的水力设计103

第4章 轴流泵的流动设计112

4.1 概述112

4.2 轴流泵设计参数与结构参数的选择113

4.2.1 泵的效率估算113

4.2.2 泵的运行转速113

4.2.3 轮毂直径及轮毂比113

4.2.4 叶轮外径114

4.2.5 叶栅稠密度115

4.2.6 叶片数及叶片翼型厚度115

4.3 轴流式叶轮进出口轴向速度及环量的分布规律116

4.3.1 等轴向速度及等环量的分布规律116

4.3.2 给定的速度及环量分布规律117

4.4 升力法设计轴流式叶轮的叶片118

4.4.1 升力法设计轴流式叶轮的基本方法118

4.4.2 轴流式叶轮的水力效率及空化性能预估120

4.4.3 升力法设计轴流式叶轮叶片的主要步骤121

4.4.4 轴流式叶轮叶片的木模图122

4.5 导叶、弯管和出水流道的设计125

4.5.1 导叶的设计125

4.5.2 弯管128

4.5.3 出水流道128

第5章 流体机械内部流动模拟及性能预测129

5.1 概述129

5.2 泵的几何建模与网格划分129

5.2.1 叶轮模型分析129

5.2.2 叶轮流道区域建模130

5.2.3 叶轮区的网格划分131

5.2.4 吸入室和压水室的网格划分133

5.2.5 设置边界条件及体的类型133

5.3 Fluent求解器相关设置及结果的后处理135

5.3.1 Fluent求解器设置135

5.3.2 计算结果的后处理141

5.4 CFD流动解析需要注意的问题143

5.4.1 模型选择144

5.4.2 解析精度的评价145

第6章 流体机械的运行优化及设计优化147

6.1 改善流体机械运行质量的基本措施147

6.1.1 与产品本身相关的改进措施147

6.1.2 与流体机械系统相关的对策148

6.2 泵的运行特性148

6.2.1 泵运行工况点的确定148

6.2.2 泵的串联150

6.2.3 泵的并联152

6.3 泵的运行工况调节153

6.3.1 变转速调节方法153

6.3.2 切割叶轮外径法155

6.4 泵的运行优化156

6.4.1 合理调整运行工况156

6.4.2 基于遗传算法的泵系统运行优化157

6.5 流体机械的现代优化设计方法163

6.5.1 流体机械内部流动的诊断方法163

6.5.2 基于CFD技术的流体机械设计优化165

6.5.3 流体机械水力设计优化167

附录169

附录A 常见流体的物理性质169

附录B 几种IS泵的设计参数与轴面流道170

附录C 离心泵的总体装配图与叶轮的零件图示例172

参考文献175

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