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　　《新型井用潜水泵设计方法与试验研究》一书共分为8章。第1章为绪论，系统地总结了井用潜水泵的研究背景和研究现状，并介绍了新型井用潜水泵的研究思路；第2章阐述了井用潜水泵的数值模拟和泵性能试验方法；第3章介绍了斜切式叶轮的设计，并分析了叶轮进口边位置和平移叶轮前盖板对泵性能的影响；第4章分析了斜切式叶轮出口流场的分布规律，并介绍了三维曲面反导叶的水力设计；第5章基于PIV测量和数值模拟对新型井用潜水泵的导叶内部流场进行了研究，并分析了级间的动静干涉和压力脉动；第6章介绍了斜切式离心叶轮的轴向力计算方法，并研究了口环间隙大小和叶轮后盖板直径对泵性能和轴向力的影响；第7章介绍了新型井用潜水泵设计方法在不锈钢冲压焊接井泵中的应用，并对其进行了优化设计研究；第8章介绍了新型井用潜水泵的设计实例和系列型谱。

前言

第1章  绪论

  1.1  概述

  1.2  井用潜水泵的研究现状

  1.3  新型井用潜水泵的研究进展

  1.4  本书的主要研究内容

  参考文献

第2章  井用潜水泵的数值模拟与性能试验

  2.1  概述

  2.2  数值模拟基本理论

    2.2.1  流体力学基本方程

    2.2.2  数值模拟方法分类

    2.2.3  常用的湍流模型

    2.2.4  数值解法

    2.2.5  近壁区流动

    2.2.6  计算网格

  2.3  井用潜水泵数值模拟方法

    2.3.1  计算域的确定

    2.3.2  网格无关性分析

    2.3.3  湍流模型适用性

    2.3.4  边界条件

  2.4  井用潜水泵性能试验方法与装置

    2.4.1  试验装置

    2.4.2  试验不确定度分析

  2.5  小结

  参考文献

第3章  新型井用潜水泵斜切式叶轮的设计

  3.1  概述

  3.2  叶轮进口边位置对泵性能的影响

    3.2.1  研究方案

    3.2.2  流场分析

    3.2.3  泵性能分析

    3.2.4  泵性能试验

  3.3  平移前盖板对泵性能的影响

    3.3.1  研究方案

    3.3.2  泵性能分析

    3.3.3  流场分析

    3.3.4  泵性能试验

  3.4  基于正交试验的叶轮优化设计

    3.4.1  正交试验的概念与意义

    3.4.2  新型井用潜水泵叶轮的正交试验设计

    3.4.3  正交试验的直接分析

    3.4.4  性能指标与因素关系趋势图

    3.4.5  方案的选择

  3.5  叶轮的二次回归正交试验

    3.5.1  二次回归正交试验的基本原理

    3.5.2  二次回归正交设计基本步骤

    3.5.3  二次回归正交试验设计

    3.5.4  二次回归正交试验的方差与响应面分析

  3.6  小结

  参考文献

第4章  三维曲面反导叶的设计和水力性能

  4.1  概述

  4.2  斜切式叶轮的出口流场分布

    4.2.1  速度矩保持性定理的推导

    4.2.2  斜切式叶轮出口速度矩的推导与验证

  4.3  导叶的水力设计

    4.3.1  三维曲面反导叶的设计

    4.3.2  圆柱形反导叶的设计

  4.4  三维曲面反导叶的水力性能研究

    4.4.1  泵性能分析

    4.4.2  导叶效率

    4.4.3  流场分析

  4.5  小结

  参考文献

第5章  三维曲面反导叶内部流场的PIV测量

  5.1  概述

    5.1.1  泵内部流场PIV测量的国内外研究现状

    5.1.2  PIV测量的基本原理

  5.2  PIV系统的基本构成与试验台设计

    5.2.1  成像系统

    5.2.2  图像处理系统

    5.2.3  示踪粒子发生系统

    5.2.4  PIV测量遵循的准则

    5.2.5  PIV系统与设备

    5.2.6  PIV试验台的设计

  5.3  试验结果与分析

    5.3.1  泵性能试验结果

    5.3.2  速度场的相平均

    5.3.3  速度场分析

  5.4  三维非定常数值模拟

    5.4.1  非定常数值模拟方法

    5.4.2  数值模拟离散不确定度分析

  5.5  湍流模型的影响

    5.5.1  低雷诺数修正与DES分离涡模拟

    5.5.2  不同湍流模型的数值模拟结果对比

    5.5.3  低雷诺数修正的SST k-ω模型在小流量工况下的应用

  5.6  井用潜水泵级间动静干涉与压力脉动分析

    5.6.1  计算模型与方法

    5.6.2  压力脉动分析

    5.6.3  频域分析

    5.6.4  静压分布

  5.7  小结

  参考文献

第6章  新型井用潜水泵轴向力计算与平衡方法

  6.1  概述

    6.1.1  轴向力产生的原因

    6.1.2  轴向力的试验测量方法

    6.1.3  轴向力预测方法

    6.1.4  常用的轴向力平衡措施

    6.1.5  国内轴向力平衡装置研究现状

  6.2  斜切式离心叶轮的轴向力计算

    6.2.1  轴向力的计算公式

    6.2.2  轴向力的预测与分析

  6.3  口环间隙大小的影响

    6.3.1  口环间隙对轴向力及泵性能的影响

    6.3.2  轴向力的计算公式

    6.3.3  数值模拟

  6.4  斜切式叶轮后盖板直径的影响

    6.4.1  后盖板半径方案的确定

    6.4.2  泵性能试验与分析

    6.4.3  数值模拟结果分析

  6.5  小结

  参考文献

第7章  不锈钢冲压焊接井用潜水泵的优化设计

  7.1  概述

  7.2  不锈钢冲压焊接井用潜水泵的水力设计

    7.2.1  总体设计参数

    7.2.2  叶轮与导叶的水力设计

  7.3  叶轮的正交试验与优化设计

    7.3.1  正交试验设计

    7.3.2  正交试验结果

  7.4  二次回归正交试验

    7.4.1  因素水平编码

    7.4.2  正交组合设计

    7.4.3  数值回归分析

    7.4.4  泵效率的二次回归约束方程

    7.4.5  回归约束方程的显著性检验

    7.4.6  方案的确定

    7.4.7  各几何因素对效率的影响

    7.4.8  方案的模型试验分析

  7.5  叶片厚度对泵性能的影响

    7.5.1  模型的建立

    7.5.2  外特性分析

    7.5.3  内流场分析

  7.6  叶片厚度对泵体结构的影响

    7.6.1  模型的建立

    7.6.2  叶轮载荷对应力及变形的影响

  7.7  小结

  参考文献

第8章  新型井用潜水泵的设计实例及型谱

  8.1  新型井用潜水泵设计实例

    8.1.1  设计参数

    8.1.2  叶轮的设计计算

    8.1.3  绘制叶轮水力模型

    8.1.4  导叶的设计计算

    8.1.5  绘制导叶水力模型

  8.2  工程应用与系列型谱

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编辑推荐

　　《新型井用潜水泵设计方法与试验研究》一书是作者及所在课题组近年来在新型井用潜水泵研究方向发表论文的系统总结与提炼，也是部分“十一五”国家高技术研究发展计划（863）计划项目“变量喷洒低能耗轻小型喷灌机组（2006AA100211）”和国家自然科学基金项目“新型多级泵叶轮-导叶耦合流场结构与能量转换机理研究（51279069）”等科研成果的总结，并得到了江苏高校优势学科建设工程项目的资助。

　　《新型井用潜水泵设计方法与试验研究》一书可供从事流体机械技术和泵设计研究工作的工程技术人员及高等学校相关专业的师生参考。

前言

　　前言：

　　近年来，随着全球淡水资源日益匮乏及我国局部干旱逐年加剧，地下水水位逐渐降低，工农业用水的供需矛盾日益突出。为此，2014年的中央一号文件明确提出要加强农田水利设施建设，提高农业抗御水旱灾害能力，确保粮食生产稳步增收。在这种背景下，井用潜水泵作为地下水抽取和农田灌溉的主要设备，其作用显得尤为重要。

　　井用潜水泵是多级泵的一种，机泵一体深入井中且潜入水下工作。特殊的工作环境对其整体的结构设计、水力性能和可靠性要求较高。然而传统设计的井用潜水泵，大多为单级扬程且效率低、泵体过长，以及可靠性差。新型井用潜水泵的创新设计思路于2004年提出以来，经过10年的技术攻关和推广试用，使其设计方法日趋完善。新型井用潜水泵凭借其单级扬程高、级数少、结构紧凑、可靠性高和节能、节材的特点，得到了广泛的应用和认可。

　　本书是作者及所在课题组近年来在新型井用潜水泵研究方向发表论文的系统总结与提炼，也是部分“十一五”国家高技术研究发展计划（863）计划项目“变量喷洒低能耗轻小型喷灌机组（2006AA100211）”和国家自然科学基金项目“新型多级泵叶轮-导叶耦合流场结构与能量转换机理研究（51279069）”等科研成果的总结，并得到了江苏高校优势学科建设工程项目的资助。

　　本书共分为8章，系统地总结了井用潜水泵的研究背景和研究现状及介绍了新型井用潜水泵的研究思路、数值模拟和泵性能试验方法、斜切式叶轮的设计及出口流场的分布规律，并基于PIV测量和数值模拟对新型井用潜水泵的导叶内部流场进行了研究，介绍了斜切式离心叶轮的轴向力计算方法及在不锈钢冲压焊接井用潜水泵中的应用，以及设计实例和系列型谱。

　　本书可供从事流体机械技术和泵设计研究工作的工程技术人员及高等学校相关专业的师生参考。

　　本书由江苏大学周岭、施卫东、陆伟刚撰写，并由施卫东负责统稿。本书的撰写得到了江苏大学袁寿其研究员、刘厚林研究员、李红研究员的指导和帮助，以及得到了江苏大学流体机械工程技术研究中心领导和同事的大力支持；本书部分内容提炼自课题组李启峰、王洪亮、张丽、王川的硕士学位论文。在此一并致以衷心的感谢。

　　限于作者水平和研究条件，书中难免存在不妥之处，恳请读者批评指正，不吝赐教。

　　作者

　　2015.1