Cavitation Instabilities and Rotordynamic Effects in Turbopumps and Hydroturbines: Turbopump and Inducer Cavitation, Experiments and Design

این کتاب یک رویکرد دقیق به فیزیک، دینامیک سیالات، مدل‌سازی، آزمایش و شبیه‌سازی عددی پدیده‌های کاویتاسیون، با تاکید ویژه بر ناپایداری‌های ناشی از کاویتاسیون و پیامدهای آنها در طراحی و عملکرد توربوپمپ‌های با کارایی بالا و توربین‌های هیدرولیک ارائه می‌کند. بخش اول مبانی (هسته‌زایی، دینامیک، اثرات ترمودینامیکی، فرسایش) و اشکال کاویتاسیون (کاویتاسیون متصل، کاویتاسیون ابر، ابرکاویتاسیون، کاویتاسیون گرداب) مربوط به توربوماشین‌های هیدرولیک را پوشش می‌دهد، تکنیک‌های تجربی مدرن را برای توصیف، تجسم و تحلیل کاویت نشان می‌دهد. جریان می یابد و جنبه های اصلی طراحی و عملکرد هیدرودینامیکی القاگرهای محوری، توربوپمپ های گریز از مرکز و هیدروتوربین ها را معرفی می کند. بخش دوم بر مدل‌سازی نظری، تحلیل تجربی و کنترل عملی ناپایداری‌های سیال دینامیکی و روتوردینامیکی ناشی از کاویتاسیون در توربوماشین‌های هیدرولیک، با تأکید ویژه بر توربوپمپ‌های حفره‌دار (سرج حفره، کاویتاسیون چرخشی، نوسان کاویتاسیون مرتبه بالاتر، نیروهای چرخشی روتوردینامیکی) متمرکز است. ). در نهایت، بخش سوم کتاب رویکردهای جایگزین برای شبیه‌سازی جریان‌های حفره‌ای را با تأکید بر هر دو جنبه مدل‌سازی و عددی نشان می‌دهد. نمونه‌هایی از کاربردها برای شبیه‌سازی کاویتاسیون ناپایدار در جریان‌های داخلی از طریق ماشین‌های هیدرولیک به تفصیل نشان داده شده‌اند.

The book provides a detailed approach to the physics, fluid dynamics, modeling, experimentation and numerical simulation of cavitation phenomena, with special emphasis on cavitation-induced instabilities and their implications on the design and operation of high performance turbopumps and hydraulic turbines. The first part covers the fundamentals (nucleation, dynamics, thermodynamic effects, erosion) and forms of cavitation (attached cavitation, cloud cavitation, supercavitation, vortex cavitation) relevant to hydraulic turbomachinery, illustrates modern experimental techniques for the characterization, visualization and analysis of cavitating flows, and introduces the main aspects of the hydrodynamic design and performance of axial inducers, centrifugal turbopumps and hydo-turbines. The second part focuses on the theoretical modeling, experimental analysis, and practical control of cavitation-induced fluid-dynamic and rotordynamic instabilities of hydraulic turbomachinery, with special emphasis on cavitating turbopumps (cavitation surge, rotating cavitation, higher order cavitation surge, rotordynamic whirl forces). Finally, the third part of the book illustrates the alternative approaches for the simulation of cavitating flows, with emphasis on both modeling and numerical aspects. Examples of applications to the simulation of unsteady cavitation in internal flows through hydraulic machinery are illustrated in detail.