通过对多级双作用滚柱转子泵运转时滚柱受力的分析,建立了滚柱运动受力平衡方程,首次推导出该泵转子槽型线的计算公式。通过实例计算及分析,按滑动摩擦为最小原则,选择最优槽型夹角,消除闭死容积,改善滚柱运动受力状况,为今后该泵转子槽型线的优化设计指明了方向。

针对输送高粘度介质往复式注聚泵,应用CFD方法对液力端锥阀内部流场进行了可视化计算和分析研究。按照实际锥阀的结构,建立了简化后的二维轴对称流场几何模型。根据泵速、柱塞行程和柱塞直径等工作参数,给定进口阀的边界条件,利用Fluent软件对不同高粘度介质的锥阀内部流场进行了数值模拟,获得了介质粘度与锥阀进出口边压差、流量系数、稳态液动力之间的定量关系,可为往复式注聚泵锥阀的设计计算提供参考。

利用雷诺应力模型和欧拉—欧拉方法对固液隔膜泵出口球阀的开启压差及压力分布特性进行了理论推导与仿真分析，以纯液相压力特征为基础，进一步研究了多参数下高浓度固液两相流进出口压差的变化规律并相应地建立了压差理论及回归数学模型。研究结果表明，球阀出口压力为1．0 MPa，阀球材质为氟橡胶包覆硬铝质芯时，理论分析所得球阀开启所需压差为3．99×105 Pa，而球阀开启后，模拟得到进出口压差及轴向液动力迅速衰减，低压力区出现于阀座上下顶角间的10 mm 环形阀隙中心区域，其轴向位置随阀口开度增大呈线性下降。当流动介质为高浓度液固两相流时，阀隙内部射流加速段上移至阀座上顶角 z ＝30 mm 处，球阀进出口压差达到了单相流压差的8倍以上，并且得到了各物性和操作参数（阀口开度、固相浓度、混合粘度、入口流量等）对压差...

以 D82-19-2型中比转速离心泵为研究对象，选取导叶喉部面积、叶片数、叶片包角、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片出口角、叶轮进口直径7个参数为变量，运用正交设计法制定七因素三水平正交方案 L18（37），借助数值模拟方法对泵的性能进行预测，通过分析得到了几何参数对中比转速离心泵性能影响的主次顺序：叶片数对扬程和效率的影响起主要作用，叶片包角对轴功率的影响起主要作用；正交优化方案的数值模拟结果表明，该方案既满足无过载性能的要求，又保持了较高的效率，可为中比转速离心泵无过载设计提供参考。

对D450-60-10型中比转速离心泵进行无过载优化设计,原始方案采用模型换算法设计模型泵进行试验并换算得到原型泵性能,同时利用Fluent模拟得到模型泵和原型泵性能,对泵性能分析后提出基于叶片出口角、叶轮出口直径和叶轮出口宽度等结构参数的3种原型泵优化方案。结果表明：当叶片出口角β2=10°时,与β2=15°相比,功率曲线的拐点更接近额定工况点,且最大功率下降了6.78%,但会牺牲部分扬程;3种优化方案下离心泵都达到了无过载的要求,功率备用系数K均小于1.2;最佳方案（叶轮出口直径D2=0.49m,叶轮出口宽度b2=0.03m,叶片出口角β2=10°）的功率备用系数最低,为1.09,与原始方案相比,扬程和效率分别提高了6.94%、1.95%,为中比转速离心泵无过载设计提供了参考。

利用VOF法建立了混输泵出口单向阀内流场的气一液两相流CFD模型,采用UDF及动网格技术,研究了介质不同含气率下弹簧刚度对出口单向阀开启特性的影响.仿真结果表明：在一定范围内,随着弹簧刚度的增大,单向阀最大开启高度降低,开启滞后时间稍有增加：介质含气率变化对阀芯开启滞后影响明显,随含气率的增加,阀最大开启高度大幅降低,开启滞后时间增加,且随含气率增大,弹簧刚度的影响减弱.

为研究不同含气率对油气混输菜菜阀内部流场的影响,运用CFD软件对油气混输菜球阀内部气液两相分布、 速度场及进出口压差进行了模拟仿真.同时对球阀进行试验研究,测量出球阀进出口的压力值,以验证模拟结果的准确 性.试验表明：模拟值与试验值数据误差不超过15% ,模拟较为准确.在相同的开启高度、进出口流量下,随着含气率 的增加,球阀内流体的压差降低幅度高达90%以上,且其降低较均匀.与此同时,流体密度降低并没有使流量系数和阻 力系数有明显的变化.观察两相云图可以发现,在阀球尾部A 处产生了旋涡,旋涡随含气率的增加略微增多;突扩界面 C 处产生了二次回流,使得该处的气相也较多,而在阀球四周内壁,气相分布较少.同时可观察出,流体含气率对阀球间 隙处速度的影响不大,但是对流动状态有-定的影响.

针对实际组合阀的结构特点，结合相关工作参数，推导出了往复式油气混输泵组合阀滞后角的计算公式．得到了不同气液比下组合阀的滞后角。采用FLUENT软件中的VOF多相流模型及动态分层动网格模型，结合UDF将运动边界定义为活塞运动。对6组不同气液比下的组合阀滞后角进行了数值模拟，与理论计算结果比较，相当吻合。结果表明，往复泵输送油气两相介质时组合阀滞后角远远大于介质为纯液态的工况；随着介质气液比的增大，组合阀的滞后角不断增大。该研究可为往复式油气混输泵阀的设计计算提供一定的理论基础。

基于FLUENT软件利用动网格及UDF技术对内压缩转子式油气混输泵出口球阀进行了动态数值模拟.动态仿真结果表明：随着阀球密度的增加阀球上升速度减慢阀隙压力变化减小;在球阀开启初始阶段阀球受力脉动较大随着开启过程的进行阀球受力逐渐减小且趋于稳定;阀球的升程越高变化梯度越大阀球密度越小升程变化越快.该动态数值模拟更真实的揭示了阀球比重与球阀受力、升程变化的内在规律.

建立了往复式注聚泵锥阀简化后的二维轴对称流场几何模型，给定进口阀的边界条件，利用Fluent软件对不同高粘度介质、不同最大开启高度下的锥阀内流场进行了数值模拟，获得了介质粘度、最大开启高度与阀进出口压差、阀隙流速、流量系数之间的定量关系。结果表明：随着介质粘度的增大，阀进出口压差增大，流量系数减小，而阀隙流速基本不变；随着最大开启高度的增大，进出口压差减小，阀隙流速减小，流量系数增大。该研究可为往复式注聚泵锥阀的设计计算提供参考。