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第1章 绪论1

1.1 计算机辅助设计技术发展概况1

1.1.1 计算机辅助设计技术发展的时代背景1

1.1.2 计算机辅助设计技术发展的过程4

1.1.3 CAD技术的发展趋势及国内机械产品CAD技术的现状5

1.2 CAD技术在泵产品设计中的应用7

1.2.1 国内外泵产品CAD技术的发展及现状8

1.2.2 泵产品CAD技术存在的主要问题11

1.3 离心泵水力设计的现状及发展趋势14

1.3.1 现代水力设计的基本要求14

1.3.2 离心泵水力设计方法15

1.3.3 离心泵优化设计方法15

1.4 离心泵性能预测的现状及发展趋势17

1.4.1 离心泵性能预测的现状17

1.4.2 离心泵性能预测的国内外动态和发展趋势18

1.5 工程数据库技术在泵产品CAD技术中的应用19

1.5.1 工程数据库技术20

1.5.2 工程数据库设计方法22

1.5.3 工程数据库技术在泵产品CAD技术中的应用23

1.6 叶轮机械内部流动的研究24

1.6.1 CFD技术的应用现状及关键技术25

1.6.2 离心泵内流数值模拟方法27

1.7 研究内容及背景33

1.7.1 研究背景和意义33

1.7.2 主要内容与创新37

1.8 本章小结40

参考文献41

第2章 离心泵叶轮设计理论及分析44

2.1 离心泵水力设计的任务及要求44

2.1.1 离心泵水力设计的任务44

2.1.2 现代离心泵水力设计的要求46

2.2 离心泵基本控制方程47

2.2.1 叶轮基本控制方程47

2.2.2 基本控制方程的意义49

2.2.3 叶片数对理论扬程的影响50

2.3 叶轮几何参数对泵外特性的影响52

2.4 离心泵蜗壳的基本方程53

2.4.1 蜗壳53

2.4.2 扩压导叶54

2.5 离心泵内损失与效率55

2.5.1 离心泵内损失56

2.5.2 轴功率损失计算58

2.5.3 叶轮做功60

2.5.4 总损失及效率60

2.6 离心泵叶轮基本参数的确定60

2.7 速度系数法的分析与应用61

2.7.1 Z和β2的计算62

2.7.2 R2的计算63

2.7.3 B2的计算65

2.7.4 D2的计算66

2.8 理论计算法67

2.9 本章小结68

参考文献69

第3章 设计方法学及其在水泵产品模型设计中的应用70

3.1 设计方法学在产品模型设计中的应用70

3.1.1 设计方法学概述70

3.1.2 设计方法学在水泵产品模型设计中的应用72

3.2 系统设计思想77

3.3 系统结构及模块功能78

3.3.1 系统功能结构的设计78

3.3.2 系统模块功能分析78

3.4 本章小结80

参考文献80

第4章 原理方案设计模型及其在水泵设计中的应用84

4.1 模型设计方法82

4.1.1 设计方法83

4.1.2 水泵设计领域的专业知识（水泵设计的特点）84

4.2 原理方案设计模型85

4.3 水泵原理方案设计应用实例88

4.4 本章小结91

参考文献91

第5章 工程数据库建模及其二次开发93

5.1 基于面向对象技术的CAD系统开发93

5.1.1 AutoCAD二次开发语言及工具93

5.1.2 面向对象技术在工程数据库中的应用98

5.1.3 基于面向对象技术工程数据库的实现102

5.2 水泵CAD系统中工程数据库建模105

5.2.1 工程数据库技术概论105

5.2.2 水泵CAD系统中工程数据库建模110

5.2.3 水泵CAD系统工程数据库实现113

5.2.4 水泵CAD系统工程数据库处理116

5.3 本章小结119

参考文献119

第6章 叶片三维设计模型的研究与开发120

6.1 引言120

6.1.1 三维CAD技术的重要意义120

6.1.2 建立全参数驱动三维模型的必要与可行121

6.2 水泵叶轮设计中轴面流道及流线的确定122

6.2.1 应用网格生成技术确定轴面流道122

6.2.2 轴面流道的校核及修正125

6.2.3 应用实例及分析126

6.3 水泵叶片设计中参数曲线的应用研究129

6.3.1 问题的提出129

6.3.2 参数曲线理论129

6.3.3 参数曲线在水泵叶片设计中的应用131

6.4 水泵叶片三维设计模型的开发136

6.4.1 基于保角变换法的空间流线求取算法137

6.4.2 叶片三维曲面造型139

6.5 基于势-流函数水泵叶轮轴面流道设计140

6.5.1 流函数和势函数方程的求解140

6.5.2 势流函数的数值求解142

6.5.3 正交网格的生成147

6.5.4 计算分析149

6.6 本章小结150

参考文献151

第7章 复变函数理论在水泵水力设计中的应用研究153

7.1 网格生成理论及技术154

7.2 数值保角变换155

7.2.1 Theodorsen变换法156

7.2.2 Symm变换法156

7.2.3 Wegmann变换法157

7.3 水泵轴面流道保角变换设计的正变换及计算技术157

7.3.1 第一次正变换158

7.3.2 第二次正变换158

7.3.3 第三次正变换159

7.3.4 第四次正变换169

7.3.5 第五次正变换171

7.4 水泵轴面流道保角变换设计的反变换及计算技术175

7.4.1 第一次反变换176

7.4.2 第二次反变换178

7.4.3 第三次反变换179

7.4.4 第四次反变换179

7.4.5 第五次反变换180

7.5 算法及程序实现181

7.5.1 语言的选择181

7.5.2 矩阵运算182

7.5.3 注意的细节182

7.5.4 数据文件的处理182

7.5.5 程序的优化183

7.6 本章小结183

参考文献185

第8章 水泵叶轮叶片三维参数化造型系统研究186

8.1 引言186

8.1.1 参数化设计技术187

8.1.2 图形支撑平台的选择189

8.2 Pro/E软件的二次开发191

8.2.1 图形支撑平台的二次开发191

8.2.2 Pro/E软件系统194

8.2.3 Pro/TOOLKIT二次开发工具195

8.2.4 同步模式与异步模式196

8.2.5 基于参数化的二次开发步骤200

8.3 设计思想与系统结构202

8.3.1 设计思想202

8.3.2 功能结构202

8.4 系统的关键技术及其实现204

8.4.1 轴面流道生成204

8.4.2 轴面流道过流断面面积检查212

8.4.3 叶片进口边及进口安放角确定213

8.5 叶片绘制219

8.5.1 平面投影图的绘制219

8.5.2 叶片三维造型220

8.6 离心泵实体造型研究221

8.6.1 叶轮三维模型设计及研究221

8.6.2 蜗壳三维模型设计及研究224

8.6.3 CFD计算模型三维造型225

8.7 本章小结226

参考文献227

第9章 水泵性能综合预测229

9.1 最佳进口直径的选择229

9.1.1 进口相对速度与最佳进口直径229

9.1.2 必需汽蚀余量与最佳进口直径232

9.1.3 计算实例235

9.2 进口预旋及分析236

9.3 进口冲击损失238

9.4 水泵性能综合预测方法241

9.4.1 平均流线法241

9.4.2 损失模型法241

9.4.3 计算结果分析242

9.5 离心泵内水力损失分析244

9.6 进口回流的控制247

9.7 本章小结248

参考文献249

第10章 离心泵叶轮内部流场的数值模拟250

10.1 引言250

10.1.1 水泵内流场研究的意义250

10.1.2 基于CFD的离心泵设计系统252

10.2 计算模型252

10.2.1 网格生成及控制方程252

10.2.2 旋转叶轮和静止蜗壳间耦合模型253

10.2.3 湍流模型、计算方法及边界条件254

10.3 离心泵内部流场计算结果及分析256

10.3.1 离心泵内定常流动分析256

10.3.2 蜗壳对离心泵内部流动影响分析264

10.3.3 叶轮对离心泵内部流动影响分析267

10.3.4 叶片对离心泵内部流动影响分析268

10.4 本章小结269

参考文献270