对90年代以来离心式叶轮内部流动数值计算方法进行了综述，包括控制方程及其简化、湍流模型、计算技术以及CFD商业软件的应用。阐述了国内外学者在这些方面的研究进展，并对离心式叶轮内部流动数值模拟的发展进行了展望。

介绍了叶轮机械内部流场数值模拟的发展历史,并分别介绍了无粘性流、准粘性流、完全粘性流三个模拟阶段中各种数值模拟方法的原理、特点及应用.对今后叶轮机械内流数值模拟在湍流模式、优化设计、计算网络产生和并行处理等方面的发展作了展望.

某大型风洞试验气体温度高、流量大,对真空排气设备要求高,传统风洞用真空排气设备无法满足要求,为达到减小规模、降低成本的目的,首次将大排量、高转速离心真空泵应用于风洞试验设备。本文根据风洞试验排气要求,对离心真空泵的气动结构进行了设计。利用三维数值模拟软件对离心真空泵内部流动情况进行了模拟分析,为了充分考虑离心真空泵内部流动的非对称性,对离心真空泵转子的气体流动特性进行了全通道模拟分析。结果表明,设计出的离心泵流量、极限真空度等各项指标均达到设计要求,并在试验台测试和风洞实测中得到性能验证,较好的完成风洞试验的真空排气保障工作,离心真空泵的设计和应用取得圆满成功。

为提高渣浆泵密封性能及其使用寿命,设计了后吸式结构。基于ANSYS CFX,对不同工况下后吸式渣浆泵及传统渣浆泵的密封性能及内部流动进行了对比,结果表明:后吸式渣浆泵轴封处压力受泵运行工况及叶轮内部流动影响较小,且压力脉动幅值低;两种方案中,叶轮内部水体流动情况基本相同,额定工况下,两者外特性相差不大;大流量工况下,由于三通进口内的冲击损失及回流,后吸式渣浆泵扬程及效率明显低于传统渣浆泵,但其密封效果好,使用寿命长,故在外特性上的损失是可以接受的。通过对两台渣浆泵进行外特性试验,验证了数值计算结果的准确性,以期为渣浆泵的设计提供依据。

为了研究尾水管导流板对离心泵作透平时内部流动的影响,采用ANSYS-Fluent软件,对增加尾水管导流板的液力透平内部流动状态进行数值模拟。通过安装尾水管导流板,使得尾水管实现收集叶轮出口液流并修正流动方向的作用,从而消除了叶轮流出液体的旋转运动,即消除尾水管中液体的圆周分速度,进而减少了由旋转造成的液力透平水力损失。对比分析了不同工况下有、无尾水管导流板时液力透平尾水管与叶轮内部的流动状态,揭示了尾水管导流板对液力透平各个过流部件流动状态的影响。研究结果发现:通过对透平尾水管加导流板对离心泵作透平尾水管和叶轮内部流场的流动状态有明显的改善,显著提高了泵作透平的水力效率,扩宽了离心泵作透平的高效运行区。

多相混输泵是一种综合了轴流泵和压缩机两种性能的新型增压设备,其动静叶轮之间存在的动静干涉作用,会降低混输泵的稳定性,造成振动。针对此问题,利用ANSYS CFX软件,基于SSTκ-ω湍流模型,当进口含气率为8%时,对多相混输泵在不同轴向间隙下进行定常数值模拟,重点分析在设计工况下轴向间隙对混输泵内部流动和静叶轮叶片压力载荷的影响。结果如下:在设计流量下,轴向间隙的增加可以使静叶轮内气相分布更均匀,减小静叶轮内湍动能较大的区域,而不同轴向间隙对动叶轮内气相和湍动能分布影响较小;在静叶轮叶片进口处,吸力面压力值随轴向间隙的增大而减小,且沿流线方向,存在轴向间隙时吸力面压力值变化较无轴向间隙时波动更大;此外,轴向间隙对叶片压力面压力值变化影响较小,且从轮毂到轮缘,压力面压力值变化受轴向间隙的影响逐渐减小。研究结...

将环形射流泵和自激振荡射流的优势相结合提出了一种新型射流泵，通过数值模拟的方法研究了不同流量比工况下新型射流泵的性能和效率以及流场内部流动参数的规律变化。结果表明：不同的工况条件对新型射流泵的性能有着较大的影响，最大泵效相比于传统射流泵增大了2％左右，确定了较优工况条件为0.48≤q≤0．7；随着被吸流量的增大，流场中压力系数逐渐降低，压降增大的同时也造成了部分能量损失；两股射流在自激振荡腔室入口处的混合区范围有着明显变化，各截面动量修正系数逐渐趋于稳定，在出水管处射流基本混合均匀。

为满足南水北调东线工程对大量优秀的高比转速轴流泵的需求，采用不同于传统升力法和圆弧法的流线法设计了系列轴流泵水力模型，提出了从轮缘到轮毂线性修正的叶轮叶片环量分布规律，冲角按轮毂到轮缘增加的方式选择，取值范围为0°～3°，比转速越大，冲角取值越小．采用标准k-ε紊流模型和SIMPLEC算法计算了轴流泵水力模型三维定常流场，数值计算结果表明，数值模拟的性能曲线与同台测试的性能曲线基本吻合，叶轮轮缘的参数是水力模型高效率的关键，该系列模型实现了更高的效率和更宽的高效区特性，在南水北调东线一期工程4座泵站中得到应用。

本文对单流道泵的物理模型进行简化,建立了二元单叶片泵内部流动解析的数学模型,采用势流边界元解法,数值模拟了泵内流动,并计算出单叶片泵的水功率,与试验结果进行比较,间接证明了计算方法的可行性.

以混流式核主泵水力模型为研究对象，基于三维不可压缩流体的N-S方程和RNGk-ε湍流模型，采用流体计算软件ANSYS-Fluent对不同工况下的混流式核主泵水力模型的三维湍流流场进行数值模拟。通过分析不同特征面上的流动状态，构建该泵内的典型时均流谱，为性能优化及内部流动控制提供参考。计算结果表明：高涡量区域主要分布在固体壁面、径向导叶流道以及球型压水室内出液管附近；靠近出液管附近存在旋涡，导致流动损失增加，但随着流量减小，此处的流动情况趋于稳定，旋涡减弱甚至消失；靠近球型压水室出液管段的旋涡及其相近的径向导叶流道内的复杂流动情况与球型压水室出液管的位置有一定关系，因此减小出液管附近的流动损失，对实现混流式核主泵流动控制具有重要意义。