以一台矿用对旋风机为对象,采用CFD方法对6种不同轴向间隙方案下风机的气动性能进行了三维非定常数值计算,对不同轴向结构对风机压力脉动特性、性能和流场的影响进行分析研究。研究表明：对旋风机的非定常性受轴向间隙的影响较大,增加间距不仅能较好地削弱下游转子的位势干扰作用,同时也能降低上游转子的叶片尾迹影响;轴向间隙对风机效率、静压升以及两级效率、轴功率均有显著影响;增大轴向间隙会加剧掺混损失对风机性能的影响。

为研究蜗壳喉部面积对离心泵非定常特性的影响,针对同一离心泵叶轮,设计匹配4种不同喉部面积的蜗壳,并采用数值计算方法对泵内流非定常流动进行计算。结合面积比原理,分析了喉部面积对泵性能、径向力以及压力脉动的影响规律。结果表明：喉部面积对离心泵水力性能影响显著,设计工况下,随着喉部面积的减小,扬程和效率逐渐降低;受喉部面积影响,不同工况叶轮所受径向力大小不同且具有极小值,但极小值所对应的工况点有所不同;合理的喉部面积能有效降低泵内的压力脉动水平,随着喉部面积减小,泵内压力脉动水平增加,而当增加喉部面积时,压力脉动水平降低。通过分析蜗壳不同喉部面积对离心泵性能的影响,可为低噪声离心泵面积比设计提供参考。

为了分析不同流量时立式轴流泵装置进出水过流部件压力脉动特性,在进水流道出口段、出水流道渐扩段的壁面共设置7个压力脉动监测点进行实时测量,并采用快速傅里叶变换对时域数据进行处理。结果表明：进水流道出口段监测点P1,P2时域图为正弦波形,一个周期内波峰波谷数与叶片数相同,此时的脉动峰峰值远大于监测点P4,P6;出水流道渐扩段监测点P4,P6峰峰值从1.2Qbep到0.3Qbep先减小后增大,最优流量时脉动峰峰值最小。基于频谱分析,在不同流量时进水流道出口段各测点压力脉动的主频均为转频及其谐频,出水流道渐扩段监测点脉动幅值随流量的增大先减小后增大,且在最优工况时脉动幅值为最小值。转频对出水流道渐扩段处各监测点脉动频率的影响未呈现规律性。

为了阐明导叶叶片数对轴流式油气混输泵内部非定常流场的影响，基于Mixture模型的两相流理论，湍流模型采用SST模型，以自主研制的YQH-100油气混输泵为研究对象，对油气混输泵不同导叶叶片数及不同含气率时的内部非定常流场进行了数值计算。结果表明：随着导叶片数的增加，油气混输泵的扬程下降趋势逐渐变缓,其最大差值为7.9%;油气混输泵的效率在含气率为0时先升高后降低，在含气率为0.5时逐渐升高，其最大差值为3.7%。对监测点压力脉动的变化分析表明，含气率为0.5时，监测点压力脉动的幅值更大。随着导叶叶片数的增加，导叶流道内压力脉动的变化更明显，压力脉动幅值的衰减变缓，叶频压力脉动的幅值逐渐减小。研究结果为导叶叶片数为9时，油气混输泵内非定常流动特性更好，由二级叶轮气相分布也能反映出混输泵的运行更稳定。

转套作为配流系统的核心零件之一，其配流口的结构形状对整个配流系统的工作脉动影响较大。以配流系统为研究对象，设计方形配流口、圆形配流口、双配流口3种不同配流口结构转套。首先建立了3种配流口过流面积的数学建模，分析过流面积的变化特点与规律。为了研究不同配流口对配流系统的流量特性与压力特性的影响，利用流体仿真分析软件Fluent，对3种配流口结构的流体模型进行流体动力学仿真。结果表明方形配流口配流面积最大，配流曲线较平稳，圆形配流口对流量脉动和压力脉动影响最小，所以可根据对配流系统的不同要求选用不同结构的转套。

在试验结果和数值模拟吻合良好的基础上，开展叶片出口角对离心泵压力脉动以及径向力影响的研究。本文以两级矿用潜水离心泵为研究对象，建立4组不同叶片出口角叶轮模型，通过数值模拟获得离心泵外特性，叶轮、导叶、蜗壳的压力脉动分布及叶轮径向力特性，并进行对比分析。结果表明：离心泵内压力脉动呈周期性，当β2=16°和20°时叶轮出口压力脉动强度较大。随着叶片出口角增大，导叶和蜗壳内压力脉动均逐渐增强，且导叶内压力脉动强度大于蜗壳，不同叶片出口角下，导叶及蜗壳内脉动主频均为叶频。叶片出口角的改变也会对叶轮径向力矢量分布产生一定影响，随着β2增大，叶轮径向力逐渐增大，且首级叶轮轴向力大于次级叶轮，蜗壳比导叶有更好地改善叶轮轴向力的作用。

旋涡泵作为低比转速泵越来越多地应用于船舶、航天航空和化工等领域。但是旋涡泵内部的流体压力脉动会引起泵和装置的振动噪声问题，成为高性能旋涡泵设计应用过程亟待解决的问题。本文通过数值模拟和试验分析相结合的方法分析一台旋涡泵的压力脉动特性，并探讨通过非等距叶片分布方式以降低压力脉动的方法。结果表明：叶片均布条件下，叶频是压力脉动的主要频率，且在阻隔面附近叶频的幅值最大。与均布叶片旋涡泵相比，非等距分布叶片旋涡泵在不影响其性能的同时能够显著降低在叶频处的脉动峰值，但在叶频两侧产生了附加的频率，而振动总级有明显的下降。该研究为减小旋涡泵的压力脉动和泵体振动提供了一个可行方案，对含旋涡泵系统的减振降噪具有参考意义。

汽车水泵作为汽车冷却系统中的重要部件，对发动机性能有着重要的影响。基于SSTk-ω湍流模型，对不同尺寸下叶顶间隙的汽车水泵进行了非定常数值计算，研究了其内部流场和压力脉动特性。结果表明：在不同的叶顶间隙下，泵内流场的压力脉动特性均表现出明显的周期性变化，各监测点压力脉动峰值均出现在叶频处，同时随着叶顶间隙的增大，叶片上和蜗壳内的压力脉动是逐渐减弱的；泵内压力梯度也随着叶轮旋转呈现周期性变化，随着叶顶间隙的增大，叶轮、蜗壳和叶顶间隙上的压力是逐渐减小的；叶轮流道内和蜗壳出口处均出现二次流回流旋涡，随着叶顶间隙的增大，叶轮流道内涡强度减弱，蜗壳出口处涡强度加剧。

为探究变转速运行对离心泵压力脉动的影响，以1台比转速为95的单级单吸离心泵为研究对象，利用高频动态压力传感器，同步采集泵进、出口及蜗壳周向不同位置处变转速下的压力脉动信号，并开展相似工况下压力脉动信号频谱特性分析。试验结果表明：相似工况下，随转速提高，轴频、叶频及其倍频的压力脉动幅值均增大；对压力脉动幅值无量纲化，发现轴频及叶频处各测点压力脉动系数随转速的变化规律存在差异性，但各测点压力脉动系数的平均值却几乎不受转速影响，并且各测点在整个低频段（0~4fBPF）的压力脉动能量平均值亦随转速变化不显著，表明压力脉动系数和能量平均值可作为衡量泵动态特性的参数；流量对泵动态特性影响显著，从0.6Q增加至1.3Q，各转速下泵压力脉动能量平均值呈先减小再增大趋势。

为了研究离心泵吸水室内置隔板对低比速离心泵内部非定常特性的影响。采用数值模拟与试验研究相结合的方法,基于标准k-ε湍流模型和滑移网格模型,分别对吸水室有无内置隔板的低比转速离心泵进行三维全流场非定常数值计算,得到了不同工况下低比转速离心泵的外特性,并对叶轮径向力和轴向力的瞬态特性以及蜗壳流道内不同位置的压力脉动特性进行了分析。结果表明,采用吸水室内置隔板对外特性的影响不显著;无论吸水室有无内置隔板,低比转速离心泵蜗壳各断面压力和叶轮径向力均呈周期性波动,脉动频率为叶频。此外,径向力大小和方向时刻都在变化,且整体变化趋势基本呈六角星形分布;与无内置隔板相比,吸水室有内置隔板时蜗壳各断面压力脉动幅值均有所减弱,作用在叶轮上的径向力幅值减小,轴向力明显减小。研究结果可为低比转速离心泵的...