軸流泵是一種大流量、低揚(yáng)程泵型，廣泛應(yīng)用于大中型調(diào)水工程、核電、艦船推進(jìn)、工業(yè)循環(huán)水、農(nóng)田排灌等國民經(jīng)濟(jì)重要領(lǐng)域。軸流泵運(yùn)行時常發(fā)生空化現(xiàn)象，導(dǎo)致水力性能顯著下降，情況嚴(yán)重時將產(chǎn)生劇烈的振動和噪聲，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，掌握軸流泵空化機(jī)理是工程實(shí)踐中迫切需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。為此，本書針對軸流泵空化問題，總結(jié)十多年的基礎(chǔ)研究成果，全面系統(tǒng)介紹了空化概念及其基本特性、軸流泵空化流理論基礎(chǔ)、空化數(shù)值模擬技術(shù)、復(fù)雜湍流空化類型、多類型空化相互作用機(jī)制、復(fù)雜空化誘導(dǎo)壓力脈動及調(diào)控等前沿技術(shù)。
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（1）2007-07至2010-06，江蘇大學(xué)，流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心，博士
（2）2005-09至2007-06，江蘇大學(xué)，流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心，碩士
（3）2001-09至2005-06，江蘇大學(xué)，能源與動力工程學(xué)院，學(xué)士博士后工作經(jīng)歷：
（1）2011-04至2013-10，江蘇大學(xué)
科研與學(xué)術(shù)工作經(jīng)歷（博士后工作經(jīng)歷除外）：
（1）2016-09至今，江蘇大學(xué)，流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心，研究員、教授
（2）2013-04至2016-08，江蘇大學(xué)，流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心，副研究員
（3）2016-07至2016-08，荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)，機(jī)械工程系，訪問教授
（4）2013-10至2014-10，荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)，機(jī)械工程系，訪問學(xué)者
（5）2010-06至2013-03，江蘇大學(xué)，流體機(jī)械工程技術(shù)研水力機(jī)械設(shè)計理論及空化水動力學(xué)發(fā)表SCI、EI收錄論文100余篇，其中第一（通訊）作者60余篇，出版著作2部，參編行業(yè)手冊1部。授權(quán)發(fā)明專利18項(xiàng)，軟件著作權(quán)6件。2022-至今 《排灌機(jī)械工程學(xué)報》 常務(wù)副主編
2019-至今 《水動力學(xué)研究與進(jìn)展》副主編
2016-至今 《Journal of Hydrodynamics》SCI卓越期刊執(zhí)行編委
2021-至今 《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報》編委
2019-至今 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會青年工作委員會副主任委員
2020-至今 中國水利學(xué)會泵與泵站專業(yè)委員會委員
2016-2021 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會排灌機(jī)械分會委員
目 錄
序 6
前 言 7
目 錄 9
常 用 符 號 表 12
第1章 空化概述 17
1.1 空化定義 17
1.1.1 空化基本概念 18
1.1.2 空化特性 26
1.2 空化基本類型 28
1.2.1 游移空化 29
1.2.2 渦空化 30
1.2.3 附著空化 33
1.2.4 剪切空化 34
1.3 空化對泵的影響 37
參 考 文 獻(xiàn) 41
第2章 軸流泵空化流理論基礎(chǔ) 45
2.1 氣泡動力學(xué)基本理論 45
2.1.1 氣泡動力學(xué)方程的假設(shè)和基本條件 45
2.1.2 Rayleigh–Plesset方程 46
2.1.3 基于R-P方程的空化模型 47
2.2 附著空化演化機(jī)制 48
2.2.1 附著空化失穩(wěn)機(jī)制–回射流 48
2.2.2 回射流機(jī)制的補(bǔ)充研究 51
2.2.3 附著空化失穩(wěn)機(jī)制–凝結(jié)激波 52
2.2.5 附著空化失穩(wěn)機(jī)制–潰滅壓力波 54
2.3 空化湍流相互作用 55
2.3.1 空化流場速度梯度與湍流脈動 55
2.3.2 空化兩相混合物與湍流脈動 56
2.3.3 空化相變對雷諾剪切應(yīng)力的影響 59
2.3.4 空化對湍流模型的影響 60
2.3.5 空化對渦動力特性的影響 63
2.4 空蝕及其預(yù)測 65
2.4.1 空蝕機(jī)理 66
2.4.2 空蝕載荷特征 68
2.4.3 材料損壞 69
2.4.4 空蝕數(shù)值預(yù)測方法 70
2.5 泵空化相似理論 74
2.5.1 流動相似理論 74
2.5.2 泵空化相似換算 76
2.5.3 空化相似換算偏差分析 78
參 考 文 獻(xiàn) 79
第3章 軸流泵空化數(shù)值模擬技術(shù) 82
3.1 水力空化建模方法 82
3.1.1 控制方程 82
3.1.2 歐拉-歐拉法 83
3.1.3 歐拉-拉格朗日方法 87
3.1.4 界面捕捉方法 90
3.2 空化湍流建模方法 92
3.3 軸流泵空化數(shù)值模擬 100
參 考 文 獻(xiàn) 106
第4章 軸流泵復(fù)雜湍流空化類型 110
4.1 葉片表面空化 110
4.1.1 葉片表面空化初生 111
4.1.2 基于自由流線理論的葉面空化分析 113
4.1.3 軸流泵內(nèi)葉片表面空化特性 115
4.2 間隙空化 120
4.2.1 間隙空化主要類型 120
4.2.2 角渦流動機(jī)制 121
4.2.3 射流剪切層流動機(jī)制 128
4.3 葉頂泄漏渦空化 131
4.3.1 葉頂泄漏渦理論模型及預(yù)測 131
4.3.2 軸流泵葉頂泄漏渦空化特性 140
4.4 其他空化形式 149
4.4.1 回流空化 149
4.4.2 旋轉(zhuǎn)空化 151
參 考 文 獻(xiàn) 154
第5章 軸流泵葉頂區(qū)多類型空化相互作用機(jī)制 156
5.1 葉片表面空化 156
5.1.1 軸流泵葉頂空化特性 156
5.1.2 考慮不同間隙的軸流泵葉頂空化演化機(jī)理 161
5.1.3 葉頂泄漏流不穩(wěn)定性機(jī)理 172
5.1.4 次級葉頂泄漏渦 183
5.2 軸流泵尾緣垂直空化渦（SSPCV）初生與發(fā)展 192
5.2.1 SSPCV的渦流結(jié)構(gòu)和演化過程 192
5.2.2 PCV的形成機(jī)理 194
5.2.3 PCV的演化機(jī)制 196
5.2.4 垂直空化渦干涉相鄰流道 198
5.3 復(fù)雜湍流與葉頂區(qū)空化的相互作用機(jī)理 204
5.3.1 空化影響下的葉頂泄漏流動 205
5.3.2 SSPCV的渦動力學(xué)分析 209
參 考 文 獻(xiàn) 223
第6章 軸流泵內(nèi)復(fù)雜空化誘導(dǎo)壓力脈動及調(diào)控 224
6.1 宏觀水動力性能不穩(wěn)定性 224
6.2 葉頂多尺度空化誘導(dǎo)壓力脈動機(jī)理 226
6.1.1 軸流泵葉頂空化特性 226
6.2.2 不同流量工況下壓力脈動 234
6.2.3 不同空化數(shù)下葉頂空化演化誘導(dǎo)的壓力波動特征 237
6.2.4 軸流泵葉輪內(nèi)壓力脈動強(qiáng)度分析 239
6.3 提高軸流泵空化性能措施與方法 243
6.3.1 降低nD值 243
6.3.2 合適的輪轂比 244
6.3.3 合適的葉柵稠密度 245
6.3.4 合適的葉片數(shù)Z 246
6.3.5 翼型的選擇與空泡校核 246
6.3.6 葉片環(huán)量調(diào)控 249
6.4 軸流泵空化抑制方法 252
6.4.1 不同葉頂形狀 252
6.4.2 水射流結(jié)構(gòu) 256
6.5 空蝕防護(hù) 261
參 考 文 獻(xiàn) 265
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