皂河抽水站主水泵采用液压式叶片调节装置,叶片调节通过上、中、下三节操作油管将压力油输送到转轮叶片接力器,再通过接力器转轴传动完成叶片调节,其结构复杂、密封件繁多、检修困难。从现有叶片调节装置结构及叶片调节力等方面分析,探索叶片调节装置的改造方案,解决其密封要求高、检修难度大的问题。

混流泵应用轻质材料是减重的主要措施之一。基于CFturbo叶轮机械设计软件开发混流泵,提出在叶轮、导叶中采用不同轻质材料组合的方案,并基于CFD仿真单向流固耦合技术,从混流泵的外特性曲线性能、叶轮及导叶的应力与形变3个方面,对6种组合方案综合评估,验证单向流固耦合技术分析方法对轻质材料在混流泵中应用的可行性。结果表明:不同材料的叶轮对混流泵的性能影响较小;在不同流量下,叶轮与导叶采用不同材料时的最大应力与最大形变分别发生在叶片轮缘处和导叶进口处,并且最大应力值和最大形变量随流量的增加反而减小;叶轮和导叶采用轻质材料的3种可行的组合方案中,混流泵的总质量最小为29.74 kg,减重比达16.86%;最大为32.08 kg,减重比达10.32%。

混流泵水力诱导的机组振动是混流泵运行失稳的重要因素之一，为了研究混流泵水力激振诱导的机组振动情况，基于本特利408数据采集系统，测量获得了空载和负载工况下混流泵泵体和泵体基座不同位置处的振动信号，通过希尔伯特-黄变换对原始振动信号进行经验筛分分解，获得了不同模函数分量的频谱分布。研究结果表明，相比空载运行，混流泵负载工况运行时水力诱导的机组振动明显加剧，但在不同方向上，水力激振引起的振动各不相同。X方向上2个工况下的振动频谱分布基本相似，而在Y方向、Z方向和混流泵底座上，负载工况下波形的频带分布变窄，能量分布较为集中，且Z方向的原始振幅要明显大于Y方向，约为Y方向原始振幅的2倍。混流泵负载工况运行时，低频振动占据主要振动能量分布，使得不同模函数分量的主频向低频方向移动，水力...

为了研究不同导叶数混流泵内部流场压力脉动情况,应用商业软件Numeca分别对模型1(4叶片、11导叶数)和模型2(4叶片、7导叶数)进行非定常数值模拟。通过设置监测点,得到了叶轮和导叶位置的压力脉动结果并进行频域分析。结果表明,模型1和模型2的叶轮内,工作面尾缘的脉动幅值大于前缘,背面前缘的脉动幅值大于尾缘,压力脉动最大值出现在叶片工作面尾缘,而导叶内压力脉动幅度均由叶片前缘到尾缘逐渐减小。除此之外,随着导叶叶片数增多,叶轮叶片工作面尾缘最大压力脉动幅值位置的压力脉动幅值增大,可以采用减少导叶叶片数的方法降低此部分的压力脉动幅值。

从液相的能量出发,推导了固液两相流泵装置汽蚀余量方程。利用具体计算实例,分析了固相对泵装置汽蚀余量的影响。结果表明,固相密度、体积浓度对泵装置汽蚀余量影响较大。固相颗粒直径的影响相对小些。

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。

为分析混流泵内部流场的时变湍流特性,采用时变不可压牛顿流体的控制方程和RNG k-ε湍流模型,基于ANSYS CFX软件数值计算了3种不同工况时混流泵内部的时变湍流场,计算考虑了各过流部件间的相互干涉作用。在叶片安放角0°时,给出了最优工况1.00QBep有、无叶轮时进、出口干涉面的静压分布云图,直观地显示了一个物理周期内动静干涉情况,分析了叶片表面流动的细部结构,并对比了基于时均流场和时变流场预测泵外特性的差异。进、出口断面静压分布受叶轮旋转的影响很明显,流量1.46QBep时进口断面静压表现出较强的非稳定性,扭矩和扬程呈周期波动。

以某混流泵为对象,基于FLUENT软件,建立相对坐标系下的时均连续方程及N-S方程,并采用RNG k-ε模型、非结构四面体网格和SIMPLEC算法对该混流泵内部三维流动进行数值模拟。在分析网格无关性的基础上,并在叶轮与导叶体之间不同距离的情况下分别模拟了其在静态时的水阻系数和在动态时的性能参数,结果表明：在特殊环境下,当混流泵的叶轮与导叶体之间的距离为0.45 b2时水阻系数最低、效率最高,可达到静态低阻、动态高效的性能要求。

基于Fluent软件对混流泵转速、流量和表面粗糙度等不同情况下的内部流场、压力分布以及水动力性能进行了详细研究；分析了叶片压力面、吸力面压力分布规律和速度分布情况，得到混流泵叶片压力面和吸力面之间的压力差与效率、扬程之间的内在关系。研究表明：混流泵的水动力性能随着转速的增大而逐渐增大的；而混流泵的力矩和功率随着表面粗糙度的增大而增大，效率和扬程却明显降低。

以混流泵为研究对象,运用CFD软件采用基于非结构网格的SIMPLE算法和标准的k-ε湍流模型对混流泵内的流场进行数值模拟.结果表明：运用CFD软件进行数值模拟的结果与试验结果是一致的,说明数值分析的结果是正确可靠的;通过对混流泵内部的流动速度、压力分布等分析揭示了混流泵内部的流动特性,并为混流泵的性能预测、优化设计提供理论依据.