本書對離心泵內部的流動機理、 受力振動、 機械磨損和設計方法進行了深入細致的講解和闡述， 包括離心泵的水力設計、 設計工況與非設計工況的三維流動、 空化、 壓力脈動、 振動與噪聲等內部流動機理。 同時也涵蓋了氣液、 固液等離心泵內部極其復雜的多相流現象， 以及葉輪等關鍵水力部件的磨損、 侵蝕及材料選擇等關鍵問題。本書共 １７ 章， 主要包括流體動力學原理、 離心泵的分類和性能參數、泵水力學和物理概念、 特性曲線、 部分載荷工況下三維流動現象對泵性能的影響、 吸入性能和空化、 水力部件設計、 數值流動計算、 液力、 振動與噪聲、 離心泵的運行、 透平工況及特性、 介質對性能的影響、 高流速下材料的選擇、 泵選型和質量控制、 泵的測試、 數據資料和其他文獻及標準資料。
本書圖文并茂、 深入淺出， 其中大量數據和圖表都是作者多年來工作經驗的總結和深入研究成果的凝練結晶。 部分數據和圖表屬于國內首次公開， 具有重要的理論價值和工程實踐指導意義。
本書適合從事流體力學和泵技術研究的科研技術人員及院校師生學習參考。
目 錄
序 譯
者序
原書第 ３ 版前言
致謝
緒論 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １
第 １ 章 流體動力學原理 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １５
１ １ 絕對和相對參考系下的流動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １５
１ ２ 守恒定律 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １５
１ ３ 邊界層和邊界層控制 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １９
１ ４ 彎曲流線的流動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２３
１ ５ 壓力損失 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２８
１ ６ 導葉 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３８
１ ７ 淹沒射流 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４３
１ ８ 不均勻速度分布的均衡化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４４
１ ９ 并行管道及管網中的流量分布 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４６
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４８
第 ２ 章 離心泵的分類和性能參數 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４９
２ １ 構成、 原理及分類 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４９
２ ２ 性能參數 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５２
２ ３ 泵的類型及其應用 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５５
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７６
第 ３ 章 泵水力學和物理概念 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７７
３ １ 速度三角形的一維計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７７
３ ２ 葉輪內的能量轉換、 比功和揚程 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８２
３ ３ 由葉片引起的流動偏移、 滑移系數 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８５
３ ４ 無量綱系數、 相似定律和比轉速 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８８
３ ５ 功率平衡和效率 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９１
３ ６ 二次流損失的計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９４
３ ７ 壓水室的基本水力計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １１１
３ ８ 水力損失 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １１８
３ ９ 壓力系數、 效率及水力損失的統計數據 !!!!!!!!!!!!!!!!!!! １２３
３ １０ 表面粗糙度和雷諾數的影響 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １３１
３ １１ 損失最小化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １４０
３ １２ 水力計算公式 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １４１
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １４１
第 ４ 章 特性曲線 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １４４
４ １ 揚程 － 流量特性和功率消耗 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １４４
４ ２ 最高效率點 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １５８
４ ３ 泵性能預測 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １６２
４ ４ 型譜圖 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １６３
４ ５ 泵性能曲線的修正 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １６６
４ ６ 性能偏差的分析 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １７４
４ ７ 泵性能調整的計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １７７
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １８１
第 ５ 章 部分載荷工況下三維流動對泵性能的影響 !!!!!!!!!!!!!! １８２
５ １ 基本思想 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １８３
５ ２ 葉輪中的流動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! １８５
５ ３ 壓水室中的流動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２０１
５ ４ 回流的作用 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２０７
５ ５ 流動分離和回流對 Ｑ － Ｈ 曲線的影響 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２１９
５ ６ 改變 Ｑ － Ｈ 曲線形狀的方法 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２２７
５ ７ 開式軸流葉輪中的流動現象 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２３７
５ ８ 雙吸葉輪及雙蝸殼結構中的流動不穩定性 !!!!!!!!!!!!!!!!!! ２４３
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２４６
第 ６ 章 吸入性能和空化!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２４９
６ １ 空化物理現象 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２４９
６ ２ 葉輪或噴嘴中的空化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２５３
６ ３ 必需 ＮＰＳＨ 的計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２６９
６ ４ 流體性質的影響 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２７８
６ ５ 空化誘導噪聲和振動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２８３
６ ６ 空蝕 （空化侵蝕） !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２８７
６ ７ 設備進口壓力的選取 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３０４
６ ８ 汽蝕破壞： 分析和補救措施 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３０７
６ ９ 吸入性能缺陷： 分析及補救措施 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３１７
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３１９
第 ７ 章 水力部件設計 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３２２
７ １ 設計方法及邊界條件 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３２２
７ ２ 徑向葉輪 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３２５
７ ３ 低比轉速離心葉輪 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３４３
７ ４ 無堵塞泵上的徑向葉輪 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３４８
７ ５ 混流式葉輪 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３５５
７ ６ 軸流葉輪及導葉 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３５９
Ⅷ 離 心 泵
７ ７ 誘導輪 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３８０
７ ８ 蝸殼 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３８９
７ ９ 有或無反導葉的徑向導葉 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ３９９
７ １０ 混流式導葉 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４０６
７ １１ 帶有導葉或固定導葉的蝸殼 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４０７
７ １２ 環形壓水室及無葉式導葉 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４０８
７ １３ 中開泵的吸水室 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４０９
７ １４ 葉輪設計的分析方法 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４１３
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４２３
第 ８ 章 數值流動計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４２７
８ １ 綜述 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４２７
８ ２ 準三維方法和三維歐拉方法 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４２９
８ ３ 納維 － 斯托克斯基礎理論 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４３０
８ ４ 求解平均值和后處理 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４４４
８ ５ 葉輪計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４５３
８ ６ 壓水室和級的計算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４５９
８ ７ 兩相流和空化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４６２
８ ８ 計算策略不確定性和計算精度 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４６５
８ ９ 數值計算的評估標準 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４７８
８ １０ 數值模擬的基本準則 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４８２
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４８４
第 ９ 章 液力 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４８８
９ １ 葉輪側壁間隙中的流動現象 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ４８８
９ ２ 軸向力 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５０２
９ ３ 徑向力 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５２０
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５４８
第 １０ 章 振動與噪聲 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５５０
１０ １ 葉輪出口的非定常流 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５５１
１０ ２ 壓力脈動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５５４
１０ ３ 瞬變流條件下的部件載荷 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５６６
１０ ４ 噪聲輻射 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５６７
１０ ５ 離心泵機械振動概述 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５７１
１０ ６ 轉子動力學 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５７３
１０ ７ 水力激振 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ５８８
１０ ８ 對振動靈敏度低的泵設計指南 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６１１
１０ ９ 允許振動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６１３
１０ １０ 一般振動的診斷 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６１６
１０ １１ 軸承箱振動： 原理、 診斷、 補救措施 !!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６２５
１０ １２ 管路振動誘導的水力和聲學激發 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６４４
目 錄 Ⅸ
１０ １３ 扭轉振動 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６６２
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６６５
第 １１ 章 離心泵的運行 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６６９
１１ １ 并聯或者串聯運行時的系統特性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６６９
１１ ２ 泵的調節 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６７３
１１ ３ 靜態和動態平穩性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６８０
１１ ４ 開機和關機 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６８２
１１ ５ 過載、 水錘 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６８６
１１ ６ 允許的運轉范圍 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６８７
１１ ７ 泵的入流情況 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ６９０
１１ ８ 排出管道 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７１１
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７１４
第 １２ 章 透平工況及其特性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７１６
１２ １ 離心泵反轉作為透平 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７１６
１２ ２ 全特性曲線 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７３４
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７３９
第 １３ 章 介質對性能的影響 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７４０
１３ １ 高黏度流體的泵送 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７４０
１３ ２ 泵送氣液混合物 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７５８
１３ ３ 渦輪中兩相混合物的膨脹 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７８６
１３ ４ 顆粒水力運輸 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７９０
１３ ５ 牛頓流體 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ７９７
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８００
第 １４ 章 高流速下材料的選擇 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８０３
１４ １ 葉輪或導葉疲勞斷裂 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８０３
１４ ２ 腐蝕 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８１５
１４ ３ 軟化水中的侵蝕腐蝕 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８２７
１４ ４ 材料的選擇和許用流速 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８３５
１４ ５ 非水力磨損 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８６０
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８７９
第 １５ 章 泵的選型和質量控制 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８８２
１５ １ 泵的規格 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８８２
１５ ２ 泵的類型和尺寸的確定 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８８４
１５ ３ 技術質量標準 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８８９
１５ ４ 高能量泵 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８９５
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ８９９
第 １６ 章 泵的測試!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９００
１６ １ 測試類型 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９００
１６ ２ 測試回路配置 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９０２
Ⅹ 離 心 泵
１６ ３ 測試儀表 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９１０
１６ ４ 測試準備和測試步驟 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９１５
１６ ５ 測試評估與精度分析 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９１７
１６ ６ 測試中可能出現的問題與補救措施 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９１７
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９１９
第 １７ 章 數據資料!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９２０
１７ １ 單位和單位換算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９２０
１７ ２ 飽和水的特性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９２４
１７ ３ 氣體在水中的溶解度 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９２７
１７ ４ 物理常數 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９２９
１７ ５ 液體中的聲速 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９３０
１７ ６ 機械振動的基本概念 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９３１
１７ ７ 水力設計說明書 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９３６
參考文獻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９４０
其他文獻及標準資料 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ９４１
新書資訊