为了揭示不同湍流模型对超厚叶片潜水排污泵流动特性及噪声的影响,以1台超厚叶片低比转数潜水排污泵为模型,基于CFD理论与Lighthill声比拟理论,对潜水排污泵的流场和声场进行数值模拟,并对不同工况下(0.6 QN,0.8 QN,1.0 QN,1.2 QN,1.4 QN)潜水排污泵的内部压力分布特性进行分析,同时探讨了内声场和外声场的噪声产生原因及分布传播特性.数值模拟结果表明,采用SST模型得到的性能曲线最接近试验结果;当叶轮从时刻a旋转到时刻d时,隔舌附近的高压区增大;隔舌处压力脉动最剧烈,这说明隔舌处是主要噪声源;在最优工况附近噪声较小,偏离最优工况处噪声较大;噪声极大值均出现在30°-75°内,极小值在225°-250°内.

为了使潜污泵同时具有高效与无过载特性,针对模型泵100QW110-15-7.5的叶轮进行优化设计,采用正交试验设计法,设计了一组7因素3水平的正交方案。对每个方案进行数值模拟,并对计算得到的数据进行极差分析,获得了各几何参数影响性能的主次顺序。采用加权方法,将扬程、效率、轴功率多项指标转化为单项综合性能指标,利用超传递近似法来确定各目标函数的权重因子的数值,并对综合性能指标进行极差分析,得到了潜污泵的最优参数。在数值模拟基础上,对最优模型样机进行了试验,测试结果表明：模型泵的额定点效率达到81.04%,在运行区间内无马鞍区、无过载现象发生,且高效区较宽,满足设计要求。预测曲线与试验曲线基本吻合,表明数值模拟较为准确,对高效无过载潜污泵的设计具有一定的指导意义。