研究离心式叶轮的动力特性及流体激振下的稳态响应。讨论结构动态疲劳理论，认为流体激振激起了叶轮的共振，是动态疲劳，特点是激励频率高，幅值低，能量小，激起结构多个固有模态，主要是局部模态的共振。通过一个工程实际叶轮算例，研究动态疲劳破坏的机理。采用循环对称理论，计算叶轮的模态及离心力作用下的应力分布，对流体的压力脉动进行了频谱分析。将叶片表面的静压脉动作为载荷施加于叶轮上进行频率响应分析，得到叶轮在各频率成分激振力作用下的响应，最后根据频率响应的结果计算了叶轮的疲劳寿命，为叶轮疲劳破坏提供了分析依据和计算方法。

在Stodola滑移系数预测公式的基础上,利用射流-尾流模型和有效弯线的概念,借鉴文献[2]中Senoo等人修正该公式采用的一些思想方法,提出了流场阻塞效应、有效弯线与几何弯线偏移和壁面摩擦效应对滑移系数的影响原理,并给出了相的修正公式,从而提高了滑移系数的预测精度.

应用STAR-CD流动分析软件和PISO算法,采用滑移网格和多重旋转坐标系技术,全流场计算了旋转叶轮和叶片扩压器耦合的非定常流动.获得了不同时间周期的速度和压力分布,预示了叶轮和叶片扩压器相互干涉的重要流动特征.通过计算发现了以往采用单流道计算所不能发现的流动现象:由于蜗壳的存在,使得每一个流道内的速度和压力分布是非对称的,并随时间的变化而变化.因此,在叶轮机械设计中,要全面和整体地考虑叶轮、扩压器和蜗壳之间的相互关联和耦合及相互间的影响与反影响,不能孤立地分别研究.

给出了轴流风机薄板叶型的三种解析设计方法，并对所设计叶型的气动性能作了比较。结果表明：型面曲率连续的叶型的气动性能是基本相同的；双圆弧叶型容易出现分离流动；单圆弧叶型气动性能可以代表具有连续曲率的一族叶型的气动性能。它构造方法简单，适用于薄板叶型设计。

叶轮具有壁薄、刚度低，且加工过程中具有质量时变等特点，因而极易发生叶片变形及振动。为预测其加工过程中的颤振现象，首先建立了铣削系统动力学模型，并进行铣削力系数辨识，最后基于全离散法进行三维颤振稳定域预测研究。

推导了采用变异的阿基米德螺线作为平面流道中线时，中线出口角与包角和变异系数之间的关系式，为设计中控制流道出口角提供了依据。推导了平面图流道中线上到叶轮外径法向距离的变化规律及断面面积的计算公式，并参考文献上的轴面图数学模型，给出了确定流道出口点的数值方法。研究了空间流道中线的CAD绘制方式，其长度计算及分点位置的确定方法。

利用Mcrosoft Excel 2003数据处理和分析系统拟合出泵的Q—H性能曲线，并通过对比及数据复核分析，指出了目前存在的轴功率偏高、电机过载现象是因厂家选型时的疏忽导致的，并通过计算表明对叶轮进行重新切割是解决问题可行的方法。

针对我国轴流泵效率普遍偏低的情况,结合轴流泵叶轮轮缘、轮毂处的边界层及间隙流的影响,在传统的升力法模型中引入修正系数,对传统的升力法公式进行改进,得到改进的升力法,应用两种模型完成叶轮叶片的设计,并利用NUMECA软件进行数值模拟,得到采用改进的升力法设计的叶轮叶片表面及轮毂、轮缘处的速度及压力分布均较传统升力法设计的好,设计工况点的效率比采用传统升力法设计的叶轮高2.5%。

针对某在建核电站三级循环给水混流泵要求在多工况高效率运行的情况，基于N—S方程、标准k—ε湍流模型和SIMPLE算法，对叶轮及蜗壳内部流场进行了数值模拟，并预测了扬程效率曲线。在清水试验台上进行了性能测试，数值模拟与试验结果吻合较好，但CFD分析与试验结果均显示已生产的样机效率不达标，可通过增大蜗壳断面面积以及减小叶片进口冲角来进一步提高整机效率。

利用工程上普遍采用的k—ε两方程模型和SIMPLE算法，对单叶片和双叶片螺旋离心泵的内部流场进行了数值模拟。得出了叶轮与蜗壳内的速度分布和压力分布等流场信息，比较了单叶片和双叶片螺旋离心泵的特性曲线，单叶片和舣叶片螺旋离心泵内部流场的区别与联系，分析了叶片数对螺旋离心泵内部流动规律的影响。