为了研究不同隔舌安放角对中比转速离心泵性能的影响,以一台比转速为103的离心泵为研究对象,对5种不同隔舌安放角蜗壳式离心泵进行全流道的数值模拟,得到离心泵的内外特性和压力脉动。研究结果表明：隔舌安放角对外特性有显著影响,隔舌安放角过大,扬程和水力效率整体下降,存在一个最佳隔舌安放角使其扬程和水力效率最佳,且最佳效率点向大流量点偏移,同时随隔舌安放角的增大,蜗壳隔舌和出口处的压力明显增大,在34°时尤为突出,隔舌安放角对蜗壳的流线影响较大,隔舌安放角越小,蜗壳隔舌和出口处的流线越平顺光滑,当隔舌安放角增大到34°时,隔舌处出现明显的低速区。当隔舌安放角为22°时,各工况下的压力脉动幅值明显大于其他四种形式的蜗壳,且隔舌处的压力脉动幅值呈先增加后减小再增加的趋势,在28°时压力脉动幅值最小,出口处的压力脉动

由于混流泵叶片空间扭曲,部分区域在进行三维建模时不够精确,因此建立了一种基于空间扭曲叶片的快速建模方法,以精确绘制混流泵叶轮叶片三维模型。以某大型混流泵扭曲叶片为例,详细分析了基于比例法的空间扭曲叶片精确建模的操作方法。对比该建模方法和常用建模方法的不同,并对所绘制的混流泵叶轮叶片三维模型进行表面光顺性分析以及面曲率检查。建立的叶片模型更加贴合原设计,为后续的数值模拟计算、仿真分析及加工制造等工作提供了更加精确的三维模型。

为了探讨蜗壳隔舌形状对离心泵水力性能的影响,本文以一台中比转速离心泵为研究对象,采用数值模拟的方法得到离心泵定常时的内外特性以及非定常时的压力脉动特性。研究结果表明,隔舌安放角在大流量下对离心泵的外特性影响较大,小流量及设计工况下影响较小,在设计工况下存在一个最佳的隔舌安放角使其效率最佳。随着隔舌安放角的增大,离心泵的蜗壳隔舌和出口处的压力增大,湍动能分布更为均匀,靠近隔舌处的高速区面积增加,同时蜗壳出口处的低速区范围加宽。非定常情况下的压力脉动呈周期性变化,且压力脉动随隔舌安放角的增加而减小,当隔舌安放角越大时变化的差异越小,说明适当增大隔舌安放角有助于改善离心泵的内部流动情况以及减小离心泵的压力脉动,提高其水力性能。

为探究高速离心泵内部空化的演变过程对其稳定性产生的影响。对高速离心泵的内部空化流动及非定常下的多维空间监测点压力脉动进行模拟计算,研究叶片空间上的空泡体积分数占比情况,叶轮流道中三维空化由弱到强的过程对隔舌及叶轮出口的压力脉动影响。研究结果表明：各叶片上的空泡体积分数随着空化系数及流量系数的减小而逐渐增加;在空化相对较小时,对隔舌及出口的压力脉动影响变化速率较为平缓,在空化较严重时,对隔舌及出口的压力脉动影响较大,且影响变化速度较大时空化系数的界点为σ=0.086附近。

为了研究叶片包角对高比转速离心泵空化性能的影响,本文基于CFturbo和UG软件,利用CFX中的RNG k-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型,对比转速为185的离心泵分别探讨其叶片包角为90°、95°、100°、105°、110°时该离心泵的空化特性。结果表明,叶片包角对高比转速离心泵外特性有显著的影响,其泵的扬程随叶片包角的增大而减小,且小流量时随包角的增大效率增加,大流量时则反之;同时随叶片包角增大,进口低压区的面积增大,进口空泡体积分数减小,离心泵的内部流动更加平顺光滑,叶片背面的旋涡消失,叶轮流道内的流线越趋于叶片的形状;叶片包角大小与离心泵的进口湍动能呈负相关;说明包角越大,高比转速离心泵的抗空蚀性能越好。

为满足某660MW大型汽轮发电机组对油系统的要求，在对600MW汽轮发电机组配套的主油泵流道研究分析的基础上，采用加大流量设计法对600MW机组配套主油泵流道进行改型设计，并利用基于多工况数值模拟和性能预测优化设计方法，实现了主油泵改型及优化设计目标，有效地解决设计工况的参数匹配问题和多工况的性能优化问题。实践证明该设计方法是可行的，可推广应用于叶片泵的改型及优化设计。

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%。

提出一种解决加大流量设计对低比转速泵叶轮进行水力设计易出现驼峰,轴功率易产生过载现象的直接优化设计方法,得到综合性能较好的叶轮.其优化设计方法：通过加大流量设计理论设计初始叶轮,将得到的初始叶轮个体与随机个体作为微遗传算法的初始群体中的染色体,并以效率、消除驼峰、气蚀余量最小为分目标函数建立多目标规划作为适应度,进行微遗传操作.最后,结合设计实例进行验证.研究结果表明,将微遗传算法和加大流量设计理论相结合,直接对叶轮进行优化的方法,提升了低比转速泵的综合性能.