为充分利用石化、冶金、电力以及环保等过程工业领域的中高压二次余能,提高我国一次能源利用率并降低碳排放,综合应用数据采集、自动变频调速、组态及数据处理等技术建立了高压余能回收液力透平试验台.实际测试结果表明,试验台高压源信号反馈及响应快速平稳,能为液力透平能量转换与扭矩生成模块提供稳定的高压水源及水功率;以SIMEMSPLC为核心的数据采集与控制系统（下位机软件）可靠性高,参数信号失真小,抗干扰能力强;自主开发的余压能回收上位机组态软件监控与通讯接口完善.整个试验测试系统自动化程度高,操作简单,调节维护方便,能为液力透平、压力交换器等多种形式的余压能回收装置提供全面的性能测试、数据分析及故障诊断,对液力透平与能量回收的研究与发展起到重要的推动作用.

以径向导叶式离心泵反转作液力透平为研究对象,对全流道进行结构化六面体网格划分,运用大涡模拟（large eddy simulation,LES）模型进行三维非定常数值计算,分析了透平工况下动静叶栅内的压力分布、内部速度场、流道涡量分布、拟序涡流结构及演化过程。结果表明：所选的径向导叶式离心泵作透平时水力性能良好,动静叶栅交界面附近出现局部高压和局部高速流,非定常流动时动静叶栅内涡旋运动明显,流道内涡量主要分布在导叶工作面和叶片背面,伴随着叶轮旋转产生的涡在流道内会出现拉伸、合并和撕裂的演化形式。

利用ANSYSCFD软件对基于泵反转的液力透平进行了全三维定常和非定常数值计算,研究了变工况下气液两相液力透平内的气体分布、压力脉动、速度矩分布以及水力损失等性能。对不同工况进行的计算结果表明:小流量工况和最优工况时蜗壳、叶轮内的相对平均静压力和主频振幅都随着含气率的增加而减小;大流量工况稍有不同。蜗壳出口的速度矩呈阶跃分布,阶跃个数与叶轮叶片数相同,同一工况含气率对速度矩的影响不大;高含量率时透平叶轮出口气体出现聚集现象,含气率越高,流动过程中的水力损失越大。本文对研究气液两相介质下的液力透平性能具有一定的参考意义。