隨着國家對節能減排技術的日益重視，各大科研院所、高校和企業對節能設備的關注日趨增強，而液力透平作為有效的節能設備之一，發展液力透平現代設計方法勢在必行。«液力透平理論、設計與優化»是作者多年來完成課題和發表論文的系統總結和提高。本書共分11章，首先對液力透平的相關基礎知識做了詳細的介紹，然后介紹了液力透平試驗台的設計方法和試驗方案，之后對液力透平的理論研究結果做了定量的闡述，包括揭示了液力透平向心葉輪內流體的流動機理，建立了液力透平向心葉輪內的滑移系數計算方法，介紹了液力透平蝸殼結構和導葉對液力透平流動機理的影響，系統闡述了液力透平的能量轉換特性，對液力透平葉輪的設計方法和優化方法也做了具體的闡述，后介紹了CFD方法在液力透平內流場中的應用。本書可作為流體機械教學和科研人員以及相關研究生的參考書，也可作為廣大液體余壓能量回收透平設計和使用者的參考書。

第1章 液力透平基礎11.1液力透平的定義11.2液力透平的分類11.2.1離心泵反轉作透平11.2.2專用液力透平71.3液力透平的用途71.4液力透平的結構81.5液力透平基本參數81.51流量81.5.2水頭81.5.3轉速91.5.4功率和效率91.5.5比轉速91.6液力透平的基本方程91.6.1基本方程的推導101.6.2基本方程的幾點說明121.7液力透平特性曲線121.7.1流量水頭特性曲線121.7.2流量軸功率特性曲線141.7.3流量效率特性曲線141.8液力透平的能量損失141.8.1水力損失及水力效率151.8.2容積損失及容積效率151.8.3機械損失及機械效率151.9本章 小結15第2章 液力透平試驗台172.1試驗台的設計172.2試驗方案與步驟182.3流量的測量與計算192.3.1流量的概念和單位192.3.2流量測量儀表212.4水頭的測量與計算292.4.1壓力的概念和單位292.4.2測壓儀表302.5轉速與軸功率的測量與計算332.5.1轉速的測量332.5.2軸功率的測量342.6本章 小結39第3章 液力透平向心葉輪內滑移的理論研究403.1向心葉輪內流體的流動機理403.1.1流動機理分析403.1.2分析結果證明413.2向心葉輪理論能頭和滑移系數433.3向心葉輪出口滑移系數的計算方法443.4向心葉輪進口滑移系數543.5液力透平的理論水頭553.5.1葉輪內只有出口有滑移時的理論水頭553.5.2葉輪內進出口均有滑移時的理論水頭553.6試驗驗證563.7向心葉輪出口滑移系數的影響因素593.7.1葉輪進口直徑對出口滑移系數的影響593.7.2葉輪出口直徑對出口滑移系數的影響593.7.3葉片進口安放角對出口滑移系數的影響603.7.4葉片出口安放角對出口滑移系數的影響613.7.5葉片數對出口滑移系數的影響613.8本章 小結62第4章 離心泵作液力透平的能量轉換特性634.1液力透平三維定常流動的能量轉換特性634.1.1葉輪內能量轉換特性634.1.2蝸殼內流體能量轉換特性764.2液力透平三維非定常流動的能量轉換特性814.2.1葉輪內能量轉換特性814.2.2蝸殼內流體能量轉換特性854.3本章 小結94第5章 液力透平蝸殼結構對其流動機理的影響965.1蝸殼進口截面對流動機理的影響965.1.1蝸殼進口截面對液力透平外特性的影響965.1.2蝸殼進口截面對液力透平內流場的影響985.1.3蝸殼進口截面對液力透平內速度矩的影響1015.1.4蝸殼進口截面對液力透平內徑向力的影響1045.1.5蝸殼進口截面對液力透平內壓力脈動的影響1065.2蝸殼周向截面對流動機理的影響1275.2.1蝸殼周向截面對液力透平外特性的影響1275.2.2蝸殼周向截面對液力透平內特性的影響1305.2.3蝸殼周向截面對液力透平水力損失的影響1315.3本章 小結132第6章 導葉對液力透平流動機理的影響1346.1導葉對液力透平外特性的影響1346.2導葉對液力透平內流場的影響1366.2.1速度場分布1366.2.2壓力場分布1426.3導葉對液力透平內徑向力的影響1426.4導葉對液力透平內壓力脈動的影響1446.4.1參數設置1456.4.2蝸殼內壓力脈動分析1466.4.3葉輪內壓力脈動分析1566.4.4導葉內壓力脈動分析1586.4.5尾水管內壓力脈動分析1606.5本章 小結165第7章 離心泵用作液力透平的選型方法1687.1含有放大系數的離心泵用作液力透平的換算關系1687.2放大系數對換算系數的影響1727.3試驗研究1727.3.1液力透平試驗方案的選型1727.3.2離心泵用作液力透平換算關系的試驗驗證1727.4本章 小結175第8章 液力透平向心葉輪主要尺寸的確定方法1768.1向心葉輪進口安放角的計算方法1768.2向心葉輪出口安放角的計算方法1798.3向心葉輪進口直徑的計算方法1818.4向心葉輪出口直徑的計算方法1838.5向心葉輪進口寬度的計算方法1858.6算例1868.7本章 小結186第9章 基於代理模型和智能優化算法優化系統的建立1879.1幾何參數化1879.1.1B樣條曲線的數學表達1889.1.2B樣條曲線的局部性質1889.1.3B樣條插值曲線控制頂點的反算1899.1.4B樣條曲線上點的計算1909.2代理模型1909.2.1試驗設計方法1919.2.2近似方法1939.3智能優化算法1959.3.1遺傳算法概述1959.3.2遺傳算法基本原理1959.4優化系統的構建1989.5本章 小結201第10章 離心泵作液力透平的葉輪優化設計20210.1離心泵作液力透平葉輪軸面投影圖優化設計20310.1.1葉輪軸面投影圖控制變量的確定及參數化控制20310.1.2葉輪軸面投影圖優化模型的建立20410.1.3優化流程20610.1.4優化結果及分析20610.2離心泵作液力透平葉片型線的優化設計21010.2.1液力透平的計算模型21110.2.2葉片型線的參數化表達21310.2.3葉片型線優化模型的建立21310.2.4優化流程21510.2.5優化結果及分析21810.3葉片數對液力透平性能的影響23110.3.1外特性分析23110.3.2內流場分析23310.4分流葉片偏置對液力透平性能的影響24110.4.1計算模型24210.4.2數值計算條件的確定24210.4.3正交試驗方案的確定24310.4.4數值計算結果及其分析24410.5本章 小結248第11章 CFD方法在液力透平內流場中的應用25011.1概述25011.1.1CFD的技術簡介25011.1.2常用的CFD商用軟件2