流體機械
大家都用過水壓機、壓縮機、泵之類的機械吧？這類機械叫做流體機械。是因為流體在力的作用下產生的運動可進行能量的轉換乃至物質的輸運，而流體機械就是利用流體的運動進行力或功的傳遞、或進行能量轉換的機械。從高科技到人們的日常生活，均與流體機械息息相關。
本書圍繞設法提高流體機械性能這條主線，本著注重基礎、注重理論與工程實踐相結合，注重知識的更新與相關學科知識的交叉，注重解決問題的思維方式和開創新視角的基本思路，自成體系，試圖以通俗的語言、淺顯的方式把機械學科的基礎、必備知識與流體機械的特殊性及其結構特點所需要的專門知識真正有機地、完整無痕地融合為一體。
內容簡介
本書圍繞提高流體機械性能這條主線自成體系，注重知識的更新與相關學科知識的交叉，注重工程實踐，注重解決問題的思維方法，講述了設計中所用到的基本理論和基礎知識，以及隨著科技發展的新理論和目前流體機械設計所採用的主要先進方法。全書共分為八章，主要內容包括：概述，水力機械轉（葉）輪水力設計常用的主要方法，流體機械設計中的最佳化，可靠性設計，流體力學基礎，流體機械內部流場的數值計算，計算流體動力學基礎及其常用CFD軟體簡介，流動的數值模擬在工程中的套用。為便於深入了解和掌握各章節的內容，在必要的章節中不僅給出了例題或實際算例，而且在各節後也提出了思考題。
本書可供企事業單位、科研院所從事流體機械及工程專業或相關專業的科技與工程技術人員查閱、參考，也可作為流體機械及工程專業研究生和高年級本科生的教科書或參考書。
目錄
前言
第一章 概述
第一節 葉片式流體機械轉（葉）輪的設計任務和要求
第二節 葉片式流體機械轉（葉）輪水力計算中的基本方程及假設
第三節 混流或離心式轉（葉）輪中的流體質點運動與轉（葉）輪及其葉片的水力設計方法
第四節 軸流式轉（葉）輪中的流體質點運動與轉輪及其葉片的水力設計方法
第二章 水力機械轉（葉）輪水力設計常用的主要方法
第一節 給定軸面液流運動規律（wμ≠0）的二元理論葉片繪形
第二節 軸流式流體機械轉（葉）輪水力設計參數的確定
第三節 軸流式轉（葉）輪葉片設計的升力法
第四節 軸流式轉（葉）輪葉柵翼型骨線設計的奇點分布法
第五節 離心泵葉輪設計中的速度係數法
第六節 葉片泵葉輪軸面投影圖的繪製
第七節 離心泵的葉片繪型
第三章 流體機械設計中的最佳化
第一節 機械設計中最佳化的基本概念和方法
第二節 流體機械設計中的最佳化
第三節 常用最佳化算法的基本思想及其程式編制構思
第四節 最佳化在泵設計中的套用
第五節 最佳化在水輪機設計中的套用
第六節 離心壓縮機葉片的最佳化設計
第四章 可靠性設計
第一節 可靠性概述
第二節 隨機時間的機率規則
第三節 隨機變數的分布和數字特徵
第四節 產品可靠性的數量指標
第五節 可靠性的設計理論與分析方法
第六節 可靠度的計算方程及其計算方法
第七節 應力、強度的分布類型及其分布參數的確定
第八節 可靠性安全係數的計算
第九節 流體機械零件的可靠性設計
第十節 機械可靠性的最佳化設計
第五章 流體力學基礎
第一節 流體的基本性質
第二節 流體中的力與壓強
第三節 流體中的能量損失與總流的能量方程
第四節 流體運動的描述及其基本特徵
第五節 亞音速與超音速流動
第六節 流體多維流動的基本控制方程
第七節 邊界層與物體阻力
第八節 湍流模型概述
第九節 目前常用的湍流渦黏模型簡介
第十節 目前常用的湍流Reynolds應力模型簡介
第六章 流體機械內部流場的數值計算
第一節 流體機械內部流動數值計算概述
第二節 轉（葉）輪內流動的降維計算
第三節 相對圓柱坐標系中流體參數及其運動的描述
第四節 轉（葉）輪機械內三維流動的準正交面計算方法
第五節 準正交面法三維流動計算的數值求解步驟
第七章 計算流體動力學基礎及其常用CFD軟體簡介
第一節 計算流體動力學概述
第二節 湍流及其數學描述
第三節 湍流的數值模擬方法簡介
第四節 常用湍流模型的控制方程組及其解法與適用性
第五節 CFD的求解過程
第六節 CFD軟體結構
第七節 常用的CFD商用軟體簡介
第八節 FLUENT簡介
第九節 格線生成技術
第八章 流動的數值模擬在工程中的套用
第一節 軸流泵內流動的數值分析
第二節 混流式轉輪內部三維湍流的數值計算
第三節 風機葉輪內流動的數值模擬與改型設計
第四節 液力變矩器內三維流場數值模擬的一種近似方法
第五節 二維大渦數值模擬
第六節 二維大渦模擬在雙流道式污水泵葉輪流場分析中的套用
第七節 低比轉速離心葉輪內部流動的數值計算
第八節 混流式模型水輪機全流道三維定常湍流計算
第九節 模型水輪機的CFD最佳化設計
參考文獻
書摘插圖
第二章 水力機械轉（葉）輪水力設計常用的主要方法
前一章已講過，水力機械轉（葉）輪的水力設計傳統上常用的主要方法有：對於混流式水輪機和離心式葉片泵，常採用一元理論和二元理論wμ=0的設計方法；對於軸流式水力機械的水力設計，則常採用升力法和奇點分布法。隨著科學技術的發展，特別是計算技術與能力的提高，目前，已廣泛採用準三元或全三元理論藉助於CFD的流場模擬與分析的手段，來進行水力機械轉（葉）輪的水力設計和新水力模型的開發。但這種設計方法目前無論如何還必須得依靠用傳統的一元或二元理論的設計方法，或用升力法和奇點分布法提供初始的轉（葉）輪的模型，即目前的準三元或全三元的設計計算方法只能求解葉柵繞流的正問題，還不能很好地解決葉柵繞流的反問題。其原因是目前還不能根據對設計性能的要求合理或準確地給出流場。因此，這裡還要介紹傳統上的一些主要方法。由於一元理論和二元理論的wμ=0的設計方法相對較為簡單，又在本科專業學習階段已詳細講過，所以這裡就不再贅述，只介紹wμ≠0的二元理論的設計方法和升力法與奇點分布法。至於三元理論的設計方法，通常是通過降維在兩個流面上結合數值計算進行的，因而，將其融於第六、七、八章中對這部分內容順便作以介紹。
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