应用ANSYS—CFX软件及标准k-ε湍流模型，实现了对多级多出口离心泵整机全三维流场的数值模拟，通过分析不同出口设置下的泵内流场分布和压力分布，发现处在泵出口下游段的泵级流量为零，级内的液流处于自循环状态，伴随有较大的能量损耗，且产生较大的静压，对泵强度及可靠性产生一定影响。然后计算出泵的特性曲线，发现当泵出口设置在多级离心泵最后一级时，泵扬程及效率达到最高，泵出口位置越向前级移动，多级泵扬程和效率下降越多。最后通过与试验性能曲线进行对比，验证了计算方法及结果的准确性。

采用CFD技术对多级多出口离心泵的能量损耗进行分析研究。当泵出口设置在多级泵中段时，泵出口下游段泵级出现明显的大尺度涡旋，级内的液流处于自循环状态造成严重能耗。为定量掌握分析该部分能耗，将泵出口后下游段的流动域卸除进行模拟计算及性能预测，与原模型的性能对比得到能量损失结果。计算结果显示，随着泵出口下游段级数的增多，泵扬程没有明显变化，泵总效率却显著下降，但平均每级效率损失减少。

运用ANSYS workbench软件，选取IS100—65—200型单级单吸离心泵作为研究对象，对离心泵包括叶轮、螺母和轴等转子系统进行单向流固耦合分析。在流固耦合计算中，施加到固体结构的流场载荷不仅有叶轮和蜗壳内部流场，同时还考虑了叶轮前后腔的流场载荷；对转子系统力学分析仅对轴承与轴接触处采用轴向和径向约束较符合实际的约束条件。此外，为了解泵转子系统的固有频率和临界转速等问题，本文还对转子系统进行了模态分析，得到了其固有频率和振型，并将计算得到的临界转速与常规的临界转速计算结果进行了对比分析。

离心泵反转作透平（PAT）作为一种方便快捷的能量回收装置，具有显著的工农业应用价值，PAT应用的前提是掌握离心泵正反转模式下性能参数的换算关系。本文从有限叶片数的欧拉方程和转轮进出口速度三角形出发，推导了PAT转轮特性方程。借鉴离心泵叶轮和压水室的特性匹配原理，由PAT转轮与压水室特性方程联立求解获得了PAT的最优工况点流量、扬程等参数的预测计算公式。该性能预测方法仅需已知转轮和压水室的几何参数而不受比转速等条件的限制，具有通用性和实用性。预测方法得到了PAT的实测结果的验证，性能预测和试验结果的相对误差都在工程允许的范围内，表明本文所提出的性能预测方法是切实可行的，可为PAT的选型及应用提供理论依据。