为展开运动边界下离心叶轮流场的数值分析,独立开发了网格变形程序和非定常流动模拟程序,实现了流场中振动离心叶轮的气动阻尼计算。采用紧支径向基函数法进行结构到气动表面变形的数据传递,应用二叉树技术进行壁面距离的计算,大幅提高了网格变形和流场分析中距离搜索的计算效率。通过振动叶栅和径向叶轮的算例,验证了程序应用于运动边界流场计算和叶轮流场模拟的正确性。以半开式叶轮为对象,展开其在行波振动条件下气动阻尼的计算分析。结果表明,叶轮在前、后行波振动下的气动阻尼均为正,后行波振动引起的气动推力和气动阻尼较大,叶轮表面的平均气动功率密度呈现循环对称的分布特征。

采用数值计算方法来研究离心叶轮内的二次流和射流一尾迹结构，通过改变叶片和采用长短叶片结构等方法分析其对离心叶轮内流场的影响，并得出了两项结论。

应用FLUENT软件对Ghost离心叶轮内部湍流流动进行了数值研究，其中湍流模型采用雷诺应力模型（RSM），转子和定子的耦合采用混合平面模型（MP）。计算结果与Johnson的试验结果基本一致，表明了RSM能较好的预测离心叶轮内的湍流流动。分析了离心叶轮内部的湍流流动特性，表明边界层内的二次流对低能流体的输运，使叶轮出口形成“尾迹-射流”现象，同时尾迹区的存在造成能量的损失，且尾迹区位置取决于无量纲数Rossby数。

通过噪声测试得到了三维频谱图,对噪声信号进行了分析,得到了叶轮外罩可能存在的激励频率,给出了基于噪声测试的叶轮外罩共振评估方法。对离心叶轮和叶轮外罩进行了有限元分析,给出了叶轮外罩与离心叶轮耦合共振的评估方法。结果表明噪声测试频谱分析所得频率成分包含了转子叶片通过频率和不确定性激励频率,通过有限元分析可以考虑离心叶轮大小叶片与叶轮外罩的耦合共振作用。试验与有限元分析相结合对叶轮外罩进行振动评估的方法可以较全面地考虑可能存在的多种形式的激励频率。

为了揭示受叶顶间隙几何不确定性影响的离心叶轮气动性能和内部流场变化规律,采用非嵌入式多项式混沌（NIPC）法并结合计算流体力学方法,以Krain离心叶轮为例,研究了叶顶间隙服从高斯分布时的叶轮效率、压比性能统计变化规律,并从叶轮出口流动不均匀性、相对马赫数分布、载荷分布等角度探究其物理机制。结果表明：不同流量工况下,Krain叶轮效率和压比的不确定带大小相当;小流量工况下,叶轮出口流动对叶顶间隙几何不确定性的敏感度较强;大流量工况下,叶轮进口及吸力面附近流动对叶顶间隙几何不确定性的敏感程度较强。研究结果有利于深刻认识叶顶间隙几何不确定性对离心叶轮气动性能和内部流场的影响,同时为深入开展流体机械不确定性流动分析研究提供了一定的理论指导。

离心泵叶轮的制造精度会直接影响性能，使用Faroscanner激光3D扫描仪对离心泵叶轮进行扫描，运用QUALIFY将扫描点云与三维模型进行对比分析，分别对叶轮流道宽定歌叶片曲面形状、各处壁厚进行了误差分析，根据分析结果，对模具进行修正，使离心泵的效率提高3％，同时产品性能的一致性得到有效控制。

针对生产实际中无支承轴类转子的动平衡故障,剖析了转子的结构特性、动平衡特性,并对其制造工艺、动平衡工艺进行了符合性分析,梳理出影响动平衡故障的主要因素,提出了动平衡工艺的改进方案、动平衡工装的设计方案,论述了动平衡的测量方法,规定了动平衡操作的控制要点、重要的动平衡工艺参数的制定原则。

分别采用Cosmosworks和Ansys Mechanical软件对某大流量系数离心叶轮的强度进行了研究,表明在相同条件下,要满足相同的强度要求,两种软件计算的叶片厚度差别较大。通过试验证明,Cosmosworks软件计算结果过于保守,Ansys Mechanical软件的计算结果更接近实际。

提出在离心叶轮吸力面尾部开缝抽吸的方法,在叶片吸力面尾部对低速流体区域进行抽吸,以减弱由叶轮内二次流所导致的射流—尾迹结构。以Krain高速离心叶轮为例,建立抽吸模型,并进行了数值计算。数值仿真结果表明,在压气机流量范围内,叶轮尾部开缝抽吸可以减少叶片表面的分离区域,改善叶轮内部流场的流动状况,有效地提高离心叶轮性能。

基于最大流量设计原则,建立离心叶轮的基本结构与气动参数;采用子午型线设计、叶片中弧线设计和叶片厚度设计方法获得叶轮叶型的三维参数。以Eckardt叶轮为基准对象,在保证原设计点性能的前提下对叶轮实施了全新参数化设计,并采用数值计算方法对新叶轮进行三维模拟,通过与原叶轮的性能对比验证了本文参数化设计的有效性。