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1）本书基于固液两相流理论，通过试验测试和数值计算的方法研究了固液两相流泵内两相流动结构、流动特性和水动力特性等内流机理，系统地给出了固液两相流泵的设计方法，以及固液两相流泵内两相流非定常流动特性和叶轮的能量转化机理。 2）本书内容翔实，基础理论与实践紧密结合，选取案例均来自作者科研实践，具有很高的实用性。 3）本书对固液两相流泵的水力设计、性能评估、结构优化、内流场测试、磨蚀与腐蚀防护等具有较高的参考价值。
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| 內容簡介： |
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本书系统地阐述了固液两相流泵基本理论与设计方法，主要内容包括固液两相流基础知识，固液两相流泵概述，杂质泵，无堵塞泵，固液两相流泵水力设计，固液两相流泵工作特性，固液两相流泵水动力特性，固液两相流泵内固液两相流动特性与结构，固液两相流泵磨蚀、腐蚀机理与防护，固液两相流泵试验测试，固液两相流泵计算机辅助设计，固液两相流泵数值分析。本书内容翔实，基础理论与实践紧密结合，选取案例均来自作者科研实践，具有很高的实用性。本书对固液两相流泵水力设计、性能评估、结构优化、内流场测试、磨蚀与腐蚀防护等具有较高的参考价值。
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序前言第1章固液两相流基础知识11.1固液两相流基本理论11.1.1相与相现象11.1.2固液两相流简介31.1.3固液两相流发展史及研究方法41.2固液两相流基本物性71.2.1单颗粒基本参数71.2.2两相流基本参数81.2.3颗粒粒度测量方法121.3固液两相流中颗粒特性141.3.1颗粒动力学特性141.3.2颗粒群特性171.4固液两相流分类171.4.1按固液两相组成分类171.4.2按颗粒尺寸分类181.4.3按颗粒雷诺数Rep分类181.4.4按固相体积分数分类191.5浆体基本参数191.5.1浆体主要表征参数191.5.2泥浆的基本参数211.6沉降流速231.6.1固液两相流沉降概况231.6.2静水中颗粒自由沉降231.6.3固液两相流沉降的影响因素251.7典型固液两相流261.7.1低浓度含沙水261.7.2高浓度含沙水27参考文献29第2章固液两相流泵概述312.1固液两相流泵简介312.2固液两相流泵分类312.2.1按应用类型分类312.2.2按泵的作用原理分类322.2.3按输送介质的性质分类322.2.4按结构形式分类32参考文献33第3章杂质泵343.1渣浆泵343.1.1简介343.1.2结构形式343.1.3结构特点353.1.4渣浆泵的设计方法与难点363.1.5渣浆泵的密封与磨蚀防护363.1.6渣浆泵的应用373.1.7渣浆泵作业注意事项373.2砂泵383.2.1简介383.2.2结构393.2.3砂泵类型403.2.4选型与使用413.2.5应用423.3挖泥泵423.3.1简介423.3.2采砂原理423.3.3结构423.3.4应用433.4泥浆泵443.4.1简介443.4.2容积式泥浆泵443.4.3立式泥浆泵473.4.4泥浆泵的应用47参考文献48第4章无堵塞泵494.1螺旋离心泵494.1.1简介494.1.2结构特点494.1.3运行特性504.1.4应用514.2旋流泵514.2.1简介514.2.2工作原理514.2.3结构514.2.4运行特性524.2.5设计理论524.2.6应用534.3流道式无堵塞泵534.3.1简介534.3.2单流道无堵塞泵534.3.3双流道无堵塞泵554.4纸浆泵574.4.1简介574.4.2性能特点574.4.3应用574.5其他类型固液两相流泵574.5.1固液两相轴流泵简介584.5.2轴流泵结构584.5.3轴流泵水力设计方法594.5.4输送固液两相流特性594.5.5轴流泵作为输河沙水应用60参考文献60第5章固液两相流泵水力设计625.1固液两相流泵传统水力设计方法625.1.1一维叶片设计理论625.1.2基于两类流面的准三维反问题计算625.1.3基于涡面的全三维叶片设计理论635.2传统设计方法的发展635.2.1经验模型换算法635.2.2经验统计速度系数设计法645.2.3叶片型线设计研究645.2.4基于人工智能的专家系统的优化设计655.2.5三元流动设计理论655.3固液两相流泵设计665.3.1固液两相流泵设计基本思想665.3.2固液两相流泵设计原则665.4基于两相流理论的设计方法675.4.1两相流畸变速度设计法675.4.2两相流速度比设计法675.4.3结构设计的特殊性725.5叶片型线设计法735.5.1渐开线735.5.2等角螺旋线745.6螺旋离心泵叶轮叶片型线方程755.6.1螺旋线方程755.6.2叶片曲面型线方程765.7固液两相流泵水力设计实例——螺旋离心泵805.7.1传统设计805.7.2固液两相流型线设计方法92参考文献95第6章固液两相流泵工作特性966.1固液两相流泵性能基本参数和清水介质性能966.1.1泵的性能参数966.1.2固液两相流泵输送清水时的性能976.2泵输送固液两相流时的性能996.2.1泵送浆体时表征性能参数996.2.2工作压力1016.2.3泵送浆体时性能试验1016.2.4渣浆泵的运行性能1016.3渣浆泵的汽蚀特性1026.3.1泵无汽蚀运行的条件1026.3.2有效汽蚀余量计算1036.4螺旋离心泵的工作特性1046.4.1固液两相流介质含沙水假设1046.4.2含沙水下的性能变化1056.4.3螺旋离心泵工作特性分析107参考文献109第7章固液两相流泵水动力特性1107.1螺旋离心泵内叶轮水动力特性1107.1.1叶轮轴向力、径向力1107.1.2固液两相流介质对水动力特性的影响1127.2螺旋离心泵瞬变流水动力响应1157.2.1螺旋离心泵瞬变流特性1157.2.2螺旋离心泵瞬变流水动力分析122参考文献122第8章固液两相流泵内固液两相流动特性与结构1238.1螺旋离心泵内固液两相流流动特性1238.1.1数值模拟条件1238.1.2螺旋离心泵内固液两相流动特性1238.1.3固相对螺旋离心泵磨损特性分析1388.1.4螺旋离心泵内叶轮工作机理1408.2螺旋离心泵内固液两相场空间分布及速度滑移1418.2.1相速度和相含率分布1428.2.2固液两相速度滑移现象1438.3螺旋离心泵内固液两相场空间结构1458.3.1泵内涡结构理论分析1458.3.2螺旋离心泵内涡结构1468.3.3螺旋离心泵内涡量与涡结构1478.4旋流泵内部流动特性及结构形式1498.4.1旋流泵内部流动结构描述1498.4.2旋流泵模型建立1518.4.3旋流泵无叶腔的内流特性分析1538.4.4旋流泵内流机理及内流结构模型建立1608.5旋流泵内流体流动结构演变特性1648.5.1特征参数定义1648.5.2形状系数对能量转换的影响1658.5.3几何关联系数对能量转换的影响1678.5.4旋流泵内流动结构演变特性167参考文献168第9章固液两相流泵磨蚀、腐蚀机理与防护1709.1固液两相流泵磨蚀研究现状1709.1.1泵磨蚀国外研究现状1709.1.2泵磨蚀国内研究现状1719.1.3渣浆泵磨蚀研究现状1749.1.4磨蚀及空化对固液两相流泵运行影响1749.2固液两相流泵磨蚀特性1759.2.1磨蚀机理1759.2.2磨损理论1779.2.3固液两相流泵磨蚀特性分析1799.2.4影响磨损特性的因素1829.3固液两相流泵腐蚀1849.3.1腐蚀类型1849.3.2带有机械应力腐蚀1859.3.3腐蚀其他影响因素1869.4磨蚀数值计算模型1869.4.1冲蚀速率1879.4.2Fluent中的冲蚀模型1879.4.3CFX中的冲蚀模型1879.5固液两相流泵磨蚀数值分析应用实例1909.5.1颗粒体积分数变化1909.5.2叶轮域速度变化1919.5.3磨蚀云图1919.5.4结论1929.6固液两相流泵防磨蚀措施及技术1929.6.1水力设计中的抗磨措施1929.6.2运行中的抗磨措施1939.6.3抗磨材质的应用1939.6.4涂层技术1939.6.5高分子复合材料应用194参考文献194第10章固液两相流泵试验测试19610.1固液两相流泵试验概述19610.2固液两相流泵试验测试系统与性能测试19710.2.1两种试验台的适用性19710.2.2两种试验台的特点19810.3固液两相流泵性能试验19810.3.1性能试验测量系统19910.3.2性能试验方法19910.3.3性能试验计算20010.3.4注意事项20010.4固液两相流泵其他综合试验20110.4.1泵的汽蚀试验20110.4.2泵的振动试验20210.4.3泵的噪声试验20510.5固液两相流泵内流场显示测试研究20910.5.1传统流动测试技术研究20910.5.2现代流动测试技术发展过程21010.5.3PIV测试技术21210.5.4高速动态摄影技术21810.5.5固液两相流泵流场显示测试的难点和处理方法219参考文献221第11章固液两相流泵计算机辅助设计22311.1固液两相流泵计算机辅助设计应用实例22311.1.1设计思想22311.1.2功能模块划分及流程图22311.1.3设计过程22411.2固液两相流泵建模22811.2.1蜗壳水体建模22811.2.2叶轮水体建模23211.2.3文件保存236参考文献237第12章固液两相流泵数值分析23812.1固液两相流泵数值计算方法23812.1.1固液两相流数值计算流程23812.1.2固液两相流数值计算处理方法23812.1.3固液两相流数值模拟的难点和关键性问题23912.1.4固液两相流数值模型23912.1.5固液两相流数值模拟的常用方法24012.2固液两相流泵网格划分24112.2.1网格划分流程24112.2.2ICEM网格划分操作步骤24212.2.3网格无关性检查24712.3固液两相流泵Fluent两相流数值计算24812.3.1固液两相流数值边界条件24912.3.2数值计算方法24912.3.3计算迭代残差设置24912.3.4计算收敛性的判定25012.3.5数值模拟设置过程25012.3.6数值模拟结果处理25912.4固液两相流泵CFX数值计算26012.4.1旋流泵模型建立26112.4.2全流场CFX数值设置26212.4.3进行计算及CFX-POST后处理26812.5固液两相流泵内两相流CFX数值计算27012.5.1网格划分27012.5.2边界条件27012.5.3后处理276参考文献281
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固体物料的水力输送是固液两相流动典型的工程应用，固液两相流泵是针对固液两相流动的特点而开发和应用的，其在输送固液两相流体时具有突出的优越性，如高效、耐磨、抗堵塞等。固液两相流泵的叶轮在输送固液两相流体时的能量转化机理和非定常流体动力学行为是流体机械和多相流体力学新的研究方向。不论是固液两相流泵内的固液两相流动特性，还是旋转水力机械内的非定常多相流动流体，其动力学行为都是目前和今后水力机械和多相流体动力学研究领域亟待研究的热点和挑战性的课题之一。 本书基于固液两相流理论，通过试验测试和数值计算的方法研究固液两相流泵内非定常固液两相流动特性和能量转化机理，系统地给出了固液两相流泵的设计方法，以及固液两相流泵内两相流非定常流动特性和叶轮的能量转化机理，为该类泵设计理论的完善和应用提供参考依据。鉴于固液两相流泵种类繁多，本书以固液两相流泵中具有代表性的泵种作为主要讲解对象，其中，杂质泵主要选渣浆泵，无堵塞泵以螺旋离心泵、旋流泵为代表，分别分析和总结固液两相流泵基本理论、水力设计、工作特性和水动力特性等，得出其输送固液两相流时非定常流动特性和叶片的能量转化机理，促进该类固液两相流体泵内部流动理论和水力设计理论的深入研究，使该类泵的优化设计和工程应用具有重要的意义。本书的研究成果进一步夯实了固液两相流水力机械的非定常流动理论，并促进了固液两相流科学在水力输送等工程领域的应用。 特别感谢国家自然科学基金项目（51579125、51969014、51609113、51079066、52179086）、甘肃省杰出青年人才计划（20JR10RA204）、甘肃省自然科学基金（20JR5RA456）和兰州理工大学红柳优秀青年人才支持计划等资助。 衷心感谢日本大学彭国义教授对本书提出宝贵建议，同时，也感谢水力机械多相流课题组各位同仁的大力支持，感谢韩伟博士、李琪飞博士、申正精博士、杜媛英博士、史凤霞博士、郭艳磊博士、黄祺博士、龚成勇博士和李兵、苏吉鑫等硕士。本书还得到兰州理工大学流体机械及工程系其他教师的支持，感谢课题组的杨雪玲、孙晨曦、刘晓艺、傅百恒、李瑾、王仁本、李光贤、张正杰、柴艺、袁仕芳、郭建慧、柴小煜和王鹏业等硕士研究生。在本书撰写过程中，参考和引用了国内外相关文献，在此对这些文献的作者一并表示真挚的谢意。 作者
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