为了研究叶轮流道面积的变化规律对核主泵水力性能的影响,基于全局结构化网格,采用SST k-ω湍流模型,对5组具有不同流道面积变化规律的模型泵进行定常数值计算,研究分析水力性能最优时流道面积沿流动方向的变化特征,并对最优方案进行试验验证。结果表明:最优方案模型泵效率的计算值仅比试验值高出0.22%,关于效率的预测精度较高;叶轮内的压力场随流道面积分布规律的变化而变化,但速度剖面始终保持高度相似,影响叶轮水力效率的主要因素是压力场的分布特征;在流道的进口和出口面积保持不变的前提下,流道面积沿流动方向增加的速率呈现先快后缓的变化趋势时,叶轮的水力效率最高,比先缓后快变化趋势的水力效率提高了0.81%;在流道入口处保持较大的面积梯度,并使面积梯度沿流动方向快速减小,有利于提高叶轮的水力效率。

为了提高多级离心泵的水力效率,以次级叶轮的进口直径为优化对象,保持叶片型线的方格网不变,共设计了5组具有不同进口直径的水力优化方案,基于RNG k-ε湍流模型进行定常数值计算,探讨次级叶轮进口直径的变化对多级离心泵水力性能的影响。结果表明:在一定范围内减小叶轮进口直径,能够降低叶轮的扬程与轴功率,但扬程减小的幅度有限,最低扬程仅比最高扬程减小了0.64%,而轴功率的降低幅度比较明显,最小轴功率比最大轴功率降低了1.90%,最终可使叶轮的水力效率提高1.29%,多级离心泵次级叶轮的进口直径存在最佳值,能使泵的水力效率相对较高。

为了探究叶轮流道入口喉部面积对离心泵空化性能的影响，以某型号离心泵为研究模型，通过修改叶片包角和方格网流线构建了4组具有不同叶轮流道入口喉部面积的叶轮，基于RNG k-ε湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型，对4组模型泵方案的空化性能进行数值模拟。研究结果表明:在保持叶轮流道出口面积不变的前提下，叶轮流道入口喉部面积增大，初生空化余量NPSH_i与临界空化余量NPSH_r的变化存在相反的趋势，两者之间没有倍数关系;临界空化余量NPSH_r主要与叶轮流道面积的变化趋势有关，宽敞流道有利于降低离心泵的临界空化余量，提高空化严重时的断裂扬程;初生空化余量NPSH_i与叶轮进口几何形状有关，为获得较小的初生空化余量，在水力设计过程中，须采用使入口喉部面积减小的措施。

为探究转子偏心率对核主泵转子密封激励力的影响,基于雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,选取平面密封、迷宫密封和螺旋密封3种口环结构方案,对核主泵口环间隙内部流动进行数值计算,得到口环间隙区域压力、泄漏量及其密封激励力的分布规律。结果表明,模型泵性能预测值和试验值较为吻合,扬程最大误差为4.78%。在转子无偏心时,相对于平面密封,采用螺旋密封方案时口环泄漏量显著降低93.1%,而密封激励力增加63%。偏心率为10%时,口环压力分布沿周向较为均匀;当偏心率为30%时,周向靠近偏心位置处,口环间隙内部产生带状压力突升区,相对于无偏心方案,平面密封的泄漏量显著降低43.6%,而密封激励力增大4.4倍,迷宫密封和螺旋密封方案可显著降低转子偏心产生的密封激励力,其中迷宫密封可显著降低55%;偏心率为50%时,口环间隙内部带状压力突升区域偏向高压...

为了研究介质物性参数变化对核主泵水力性能的影响,采用六面体结构化网格,基于RNGκ-ε湍流模型,在定常计算的基础上对比分析了输送介质分别为清水和液态钠时核主泵水力性能的变化。结果表明:介质物性参数的变化对泵内速度场的影响较小,但速度分布的均匀性随介质运动黏度的减小而降低;与水介质相比,当输送介质为液态钠时,核主泵的扬程变化很小,轴功率的下降幅度大于密度的减小幅度,因而效率提升明显。

为了探究叶片曲率半径变化对离心泵叶轮内部流动特性以及对叶轮水力性能的影响,采用基于RNG k-ε湍流模型对某型号离心泵进行定常数值计算。在原模型的基础上,将叶片出口角在17°~23°区间内进行变化以改变叶片中后部的曲率半径大小,并在分析叶轮内速度场和压力场变化的基础上探讨叶轮水力性能发生变化的原因。结果表明:减小叶片出口角,能够有效地减小叶片中后部的曲率半径,但对叶轮扬程减小的幅度有限,最低扬程仅比原模型计算值减小了0.43%;而叶

雷诺数是影响翼型气动特性的主要参数之，当雷诺数在5×10^5—1×10^7范围内变化时，基于N-S控制方程，对S827翼型在攻角α为-14°—45°范围内变化时的气动特性进行数值计算，研究了雷诺数对该翼型的升力特性、阻力特性、最大升力系数、最大升阻比、流动分离特性、失速特性等气动特性的影响。

为了研究Gurney襟翼对风力机专用翼型的增升效果采用数值求解N-S方程的方法对装有Gurney襟翼的DU95-W-180翼型进行了数值计算在翼型尾缘压力面添加高度为弦长的1%、2%、3%、4%的Gurney襟翼攻角范围为-8°~18°计算各种工况下的翼型气动性能并与原翼型气动性能相比较。结果表明：Gurney襟翼对风力机专用翼型有很好的增升效果而且增升效果与高度密切相关襟翼高度越大升力系数越大相应的阻力系数也会增大。Gurney襟翼的最佳应用场合为中高升力系数情况在中小升力系数情况下不宜使用。

基于离心泵的基本原理和集成化思想提出了一种电动机、液压叶片泵和孔板离心泵三体合一的液压电机泵结构其中孔板离心泵作为叶片泵的前置辅助泵用以提高叶片泵的进口压力保证主泵吸油充足突现出液压电机泵的结构紧凑、低噪音、效率较高、无外泄漏等优点。应用流场解析技术获得了孔板离心泵主要结构参数对其升压效果和效率的影响规律并总结出孔板离心泵的设计原则。研究发现：当离心管倾角为45°、偏角在45°～60°时孔板离心泵具有显著的升压效果其消耗的功率占电机泵额定功率的0.41%表明孔板离心泵的引入对整个电机泵的功率特性影响很小孔板离心泵自身效率可达95%以上而包含引油窗孔流道的孔板离心泵的整体效率为22%孔板离心泵出口至主泵引油窗孔之间的涡流损失是造成孔板离心泵整体效率降低的主要原因。