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。
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。
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
前言
第1章概述1
1.1多相混输泵的类型1
1.2多相混输泵的工程应用3
1.3本章小结7
第2章多相混输泵数值计算基本理论8
2.1气液两相流模型10
2.1.1均相流模型10
2.1.2分相流模型11
2.1.3漂移流模型12
2.1.4双流体模型14
2.2相间作用力16
2.3流固耦合计算基本理论18
2.3.1流固耦合动力学控制方程18
2.3.2结构运动方程的有限元模型20
2.3.3模态分析的有限元方程21
2.4本章小结23
第3章多相混输泵数值计算方法24
3.1湍流模型24
3.1.1标准 k-ε模型及其修正25
3.1.2RNG k-ε模型27
3.1.3Realizable k-ε模型28
3.1.4标准k-ω模型29
3.1.5SST k-ω模型29
3.1.6RSM模型29
3.1.7LES模型30
3.2空化模型31
3.2.1Singhal空化模型31
3.2.2Zwart-Gerber-Belamri空化模型32
3.2.3Schnerr-Sauer空化模型33
3.3多相混输泵建模及网格划分33
3.3.1过流部件几何建模33
3.3.2过流部件网格划分35
3.4边界条件及求解设置38
3.5本章小结38
第4章基于BladeGen多相混输泵增压单元水力设计39
4.1叶轮选型计算39
4.2导叶选型计算43
4.3叶轮水力设计45
4.4导叶水力设计53
4.5本章小结56
第5章多相混输泵水力性能57
5.1多相混输泵外特性57
5.1.1纯液条件下多相混输泵外特性57
5.1.2气液条件下多相混输泵外特性59
5.2多相混输泵水动力特性60
5.2.1气液两相条件下多相混输泵内瞬态水动力特性60
5.2.2液相黏度对多相混输泵内水动力特性的影响66
5.2.3气液两相条件下多相混输泵内压力脉动特性68
5.3本章小结75
第6章多相混输泵内气液两相流动机理77
6.1多相混输泵内气相分布规律77
6.1.1含气率对多相混输泵内气液两相分布规律的影响77
6.1.2流量对多相混输泵内气液两相分布规律的影响79
6.1.3转速对多相混输泵内气液两相分布规律的影响88
6.1.4液相黏度对多相混输泵内气液两相分布规律的影响92
6.1.5不同增压单元叶轮内气液两相分布规律102
6.2多相混输泵内压力分布规律108
6.2.1纯液条件下多相混输泵内压力分布规律108
6.2.2液相黏度对多相混输泵内压力分布规律的影响113
6.2.3含气率对多相混输泵内压力分布规律的影响115
6.2.4流量对多相混输泵内压力分布规律的影响117
6.3多相混输泵内速度分布规律118
6.3.1纯液条件下多相混输泵内速度分布规律118
6.3.2液相黏度对多相混输泵内速度分布规律的影响120
6.3.3含气率对多相混输泵内速度分布规律的影响122
6.3.4流量对多相混输泵内速度分布规律的影响124
6.4多相混输泵内流线分布规律125
6.4.1纯液条件下多相混输泵内流线分布规律125
6.4.2含气率对多相混输泵内流线分布规律的影响126
6.5多相混输泵内湍动能分布规律128
6.5.1纯液条件下多相混输泵内湍动能分布规律128
6.5.2含气率对多相混输泵内湍动能分布规律的影响129
6.6本章小结130
第7章多相混输泵空化特性132
7.1空化特性曲线132
7.2空化对多相混输泵内流特性的影响134
7.2.1空化对压力分布的影响134
7.2.2空化对速度分布的影响137
7.2.3空化对湍动能分布的影响141
7.3含气率对多相混输泵空化性能的影响142
7.3.1多相混输泵叶轮内气-汽相分布143
7.3.2叶轮周向汽相体积分数变化规律149
7.4临界空化断裂工况下瞬态水动力特性150
7.4.1临界空化断裂工况叶轮上的瞬态轴向力150
7.4.2临界空化断裂工况叶轮上的瞬态径向力151
7.4.3临界空化断裂工况导叶上的瞬态径向力151
7.5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154
8.1多相混输泵内旋涡演变机理154
8.1.1流量对多相混输泵内旋涡运动规律的影响154
8.1.2转速对多相混输泵内旋涡运动规律的影响155
8.1.3含气率对多相混输泵内旋涡运动规律的影响155
8.2多相混输泵增压单元内湍流耗散特性164
8.2.1含气率对多相混输泵内湍流耗散分布规律的影响165
8.2.2流量对多相混输泵内湍流耗散分布规律的影响170
8.3本章小结176
第9章多相混输泵能量转换特性179
9.1多相混输泵叶片压力载荷分布规律179
9.1.1纯液条件下多相混输泵叶片压力载荷分布规律179
9.1.2气液两相条件下多相混输泵叶片压力载荷分布规律183
9.2多相混输泵叶轮域能量变化规律188
9.2.1纯液条件下多相混输泵叶轮域能量变化规律188
9.2.2气液两相条件下多相混输泵叶轮域能量变化规律191
9.3多相混输泵叶轮域能量转换特性193
9.3.1纯液条件下多相混输泵叶轮域能量转换特性193
9.3.2气液两相条件下多相混输泵叶轮域能量转换特性197
9.4多相混输泵增压单元内的能量损失200
9.4.1能量损失计算方法200
9.4.2增压单元内能量损失分析201
9.5空化对多相混输泵能量转换特性的影响206
9.5.1空化对多相混输泵做功性能的影响206
9.5.2空化对多相混输泵内能量损失的影响212
9.6本章小结215
第10章多相混输泵流固耦合特性217
10.1多相混输泵叶片应力应变分布规律217
10.1.1黏度对多相混输泵叶片应力应变分布规律的影响217
10.1.2流量对多相混输泵叶片应力应变分布规律的影响219
10.1.3含气率对多相混输泵叶片应力应变分布规律的影响223
10.2多相混输泵转子模态特性227
10.2.1预应力对多相混输泵转子动力学特性
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