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1）本书主要从数值模拟的角度阐述了多相混输泵内流特性的数值计算基本理论和基本方法，提出了一种多相混输泵增压单元的水力设计方法，在此基础上进一步分析了多相混输泵的各种特性。2）本书主要内容包括：概述、多相混输泵数值计算基本理论与方法、基于Bladegen多相混输泵增压单元水力设计、多相混输泵水力性能、多相混输泵内气液两相流动机理、多相混输泵空化特性、多相混输泵内旋涡运动及湍流耗散特性、多相混输泵能量转换特性、多相混输泵流固耦合特性。3）本书不仅对研制高效、大流量、高扬程以及稳定性高的多相混输泵具有重要的指导作用，而且对推动我国深海矿产资源的开发具有重要的战略意义和工程应用价值。
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| 內容簡介： |
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本书主要从数值模拟的角度阐述了多相混输泵内部流动特性的数值计算基本理论和基本方法，提出了一种多相混输泵增压单元的水力设计方法，在此基础上进一步分析了多相混输泵的各种特性。其主要内容包括：概述、多相混输泵数值计算基本理论与方法、基于BladeGen多相混输泵增压单元水力设计、多相混输泵水力性能、多相混输泵内气液两相流动机理、多相混输泵空化特性、多相混输泵内旋涡运动及湍流耗散特性、多相混输泵能量转换特性、多相混输泵流固耦合特性。本书不仅对研制高效、大流量、高扬程以及稳定性高的多相混输泵具有重要的指导作用，而且对推动我国深海矿产资源的开发具有重要的战略意义和工程应用价值。
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前言第1章概述11.1多相混输泵的类型11.2多相混输泵的工程应用31.3本章小结7第2章多相混输泵数值计算基本理论82.1气液两相流模型102.1.1均相流模型102.1.2分相流模型112.1.3漂移流模型122.1.4双流体模型142.2相间作用力162.3流固耦合计算基本理论182.3.1流固耦合动力学控制方程182.3.2结构运动方程的有限元模型202.3.3模态分析的有限元方程212.4本章小结23第3章多相混输泵数值计算方法243.1湍流模型243.1.1标准 k-ε模型及其修正253.1.2RNG k-ε模型273.1.3Realizable k-ε模型283.1.4标准k-ω模型293.1.5SST k-ω模型293.1.6RSM模型293.1.7LES模型303.2空化模型313.2.1Singhal空化模型313.2.2Zwart-Gerber-Belamri空化模型323.2.3Schnerr-Sauer空化模型333.3多相混输泵建模及网格划分333.3.1过流部件几何建模333.3.2过流部件网格划分353.4边界条件及求解设置383.5本章小结38第4章基于BladeGen多相混输泵增压单元水力设计394.1叶轮选型计算394.2导叶选型计算434.3叶轮水力设计454.4导叶水力设计534.5本章小结56第5章多相混输泵水力性能575.1多相混输泵外特性575.1.1纯液条件下多相混输泵外特性575.1.2气液条件下多相混输泵外特性595.2多相混输泵水动力特性605.2.1气液两相条件下多相混输泵内瞬态水动力特性605.2.2液相黏度对多相混输泵内水动力特性的影响665.2.3气液两相条件下多相混输泵内压力脉动特性685.3本章小结75第6章多相混输泵内气液两相流动机理776.1多相混输泵内气相分布规律776.1.1含气率对多相混输泵内气液两相分布规律的影响776.1.2流量对多相混输泵内气液两相分布规律的影响796.1.3转速对多相混输泵内气液两相分布规律的影响886.1.4液相黏度对多相混输泵内气液两相分布规律的影响926.1.5不同增压单元叶轮内气液两相分布规律1026.2多相混输泵内压力分布规律1086.2.1纯液条件下多相混输泵内压力分布规律1086.2.2液相黏度对多相混输泵内压力分布规律的影响1136.2.3含气率对多相混输泵内压力分布规律的影响1156.2.4流量对多相混输泵内压力分布规律的影响1176.3多相混输泵内速度分布规律1186.3.1纯液条件下多相混输泵内速度分布规律1186.3.2液相黏度对多相混输泵内速度分布规律的影响1206.3.3含气率对多相混输泵内速度分布规律的影响1226.3.4流量对多相混输泵内速度分布规律的影响1246.4多相混输泵内流线分布规律1256.4.1纯液条件下多相混输泵内流线分布规律1256.4.2含气率对多相混输泵内流线分布规律的影响1266.5多相混输泵内湍动能分布规律1286.5.1纯液条件下多相混输泵内湍动能分布规律1286.5.2含气率对多相混输泵内湍动能分布规律的影响1296.6本章小结130第7章多相混输泵空化特性1327.1空化特性曲线1327.2空化对多相混输泵内流特性的影响1347.2.1空化对压力分布的影响1347.2.2空化对速度分布的影响1377.2.3空化对湍动能分布的影响1417.3含气率对多相混输泵空化性能的影响1427.3.1多相混输泵叶轮内气-汽相分布1437.3.2叶轮周向汽相体积分数变化规律1497.4临界空化断裂工况下瞬态水动力特性1507.4.1临界空化断裂工况叶轮上的瞬态轴向力1507.4.2临界空化断裂工况叶轮上的瞬态径向力1517.4.3临界空化断裂工况导叶上的瞬态径向力1517.5本章小结152第8章多相混输泵内旋涡运动及湍流耗散特性1548.1多相混输泵内旋涡演变机理1548.1.1流量对多相混输泵内旋涡运动规律的影响1548.1.2转速对多相混输泵内旋涡运动规律的影响1558.1.3含气率对多相混输泵内旋涡运动规律的影响1558.2多相混输泵增压单元内湍流耗散特性1648.2.1含气率对多相混输泵内湍流耗散分布规律的影响1658.2.2流量对多相混输泵内湍流耗散分布规律的影响1708.3本章小结176第9章多相混输泵能量转换特性1799.1多相混输泵叶片压力载荷分布规律1799.1.1纯液条件下多相混输泵叶片压力载荷分布规律1799.1.2气液两相条件下多相混输泵叶片压力载荷分布规律1839.2多相混输泵叶轮域能量变化规律1889.2.1纯液条件下多相混输泵叶轮域能量变化规律1889.2.2气液两相条件下多相混输泵叶轮域能量变化规律1919.3多相混输泵叶轮域能量转换特性1939.3.1纯液条件下多相混输泵叶轮域能量转换特性1939.3.2气液两相条件下多相混输泵叶轮域能量转换特性1979.4多相混输泵增压单元内的能量损失2009.4.1能量损失计算方法2009.4.2增压单元内能量损失分析2019.5空化对多相混输泵能量转换特性的影响2069.5.1空化对多相混输泵做功性能的影响2069.5.2空化对多相混输泵内能量损失的影响2129.6本章小结215第10章多相混输泵流固耦合特性21710.1多相混输泵叶片应力应变分布规律21710.1.1黏度对多相混输泵叶片应力应变分布规律的影响21710.1.2流量对多相混输泵叶片应力应变分布规律的影响21910.1.3含气率对多相混输泵叶片应力应变分布规律的影响22310.2多相混输泵转子模态特性22710.2.1预应力对多相混输泵转子动力学特性
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多相混输泵是用于海洋矿产资源开采后输送的主要设备之一，在多相介质输送方面具有重要的地位。从20世纪开始，国外一些科研机构就已经开始对多相混输技术展开系列研究，并逐渐有成熟的产品应用于油气混输领域，而国内对多相混输技术的研究则相对较为落后，在技术方面还有待进一步提升。在实际工程应用中，多相混输泵输送的介质中含气率常达80%以上，甚至更高，且气液比不定时变化，易出现较大的旋涡。这样的流动过程易引起混输泵效率和扬程大幅降低，甚至出现较大的振动和噪声等，严重影响多相流介质的输送。为了提高多相混输泵的稳定性，实现其国产化，首先必须掌握其内部流动机理。本书主要从数值模拟的角度阐述了多相混输泵内部流动特性的数值计算基本理论和基本方法，提出了一种多相混输泵的水力设计方法，进而分析多相混输泵的水力性能、内部流动机理、空化特性、能量转换特性及流固耦合特性等。这些内容不仅对研制高效、大流量、高扬程及稳定性高的多相混输泵具有重要的指导作用，而且对推动我国深海矿产资源的开发具有重要的战略意义和工程应用价值。 本书的研究工作得到了国家重点研发计划“分布式光伏与梯级小水电互补联合发电技术研究及应用示范（2018YFB0905200）”、四川省动力工程及工程热物理“双一流”学科建设项目，以及流体及动力机械教育部重点实验室、流体机械及工程四川省重点实验室、四川省水电能源动力装备技术工程研究中心、清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室开放基金（sklhse-2021-E-03）和四川省教育厅科研项目（17ZA0366）的大力支持。 本书基于作者多年研究成果撰写而成，很多成果已经在国内外重要期刊公开发表。本书共分10章，其中，第1章由西华大学刘小兵、付成华撰写，第2～10章由西华大学史广泰撰写。全书由史广泰进行章节设计和统稿。 在本书撰写过程中，得到了西华大学文海罡老师和张惟斌老师等人的大力支持，谨在此致以衷心的感谢。同时还要感谢本课题组所有研究生在本书撰写过程中进行的大量工作。在本书撰写过程中，参考和引用了大量的国内外相关文献，在此对这些文献的作者一并表示感谢。后向参与本书审稿工作的专家表示真诚的感谢。 限于作者的能力和水平，加之时间仓促，书中难免有不当之处，敬请读者批评指正。 作者
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