针对泵轮轴向振动条件下高速液力耦合器特性问题,基于RNG k-ε模型、流体体积法(volume of fluid,VOF)两相流模型、动网格技术、压力隐式算子分裂(pressure-implicit with splitting of operators,PISO)算法和变时间步长法对液力耦合器泵轮在轴向振动条件下的内流场进行数值模拟,通过试验完成对模型的准确性验证。分析液力耦合器流道内部两相流动规律以及受力特性,结果表明与径向振动相比,相同振幅条件下的轴向振动对循环圆内流量脉动和泵轮、涡轮转矩影响较大;额定转速越高,其泵轮、涡轮转矩脉动幅值、轴向力波动范围越大;振动频率越大,泵轮、涡轮转矩偏差越大;轴向振动幅值越大,泵轮涡轮转矩波动范围越大。从减小转矩波动范围和轴向力的角度控制轴向窜动值不应超过0.04 mm较为合适。

基于固液两相流泵设计方法，采用叶片进口超长延伸及叶片极大扭曲的方法来设计叶轮，压水室设计为螺旋形双流道；结构上创新地设计了压水室耐磨板间隙自动补偿装置和叶轮轴向位移调节装置，机械密封采用集装式结构，轴承箱设计为可放气式结构，进而设计了一种新型高效的脱硫泵。采用自行研制的M26—23V合金钢，用熔模铸造工艺进行加工，并对脱硫泵的性能进行了检测。结果表明，泵的各项指标都满足设计要求，泵的额定点效率达到85．28％，该泵设计合理，效率高，性能曲线平坦，高效率区宽，有无过载特性，且耐磨性能好，使用寿命比同类产品提高了25％以上。该泵的研制成功，对于促进我国脱硫泵的国产化、电力行业的节能减排以及行业的经济效益和社会效益的提高具有重要的现实意义。

为分析射流式自吸离心泵的半开式叶轮与导流器前盖之间的间隙大小对其性能的影响，采用数值模拟的方法得到了4种不同间隙下射流式自吸离心泵水力性能、径向力变化规律、自吸过程泵内部气液两相分布及流动情况，结果表明：间隙大小对射流式自吸离心泵水力性能影响明显，随着间隙增大，泵扬程和效率呈明显下降趋势，额定工况点间隙为0．5时的扬程和效率相对于间隙2ram时的扬程和效率分别下降14．43％、7．07％；叶轮与导流器上径向力也随间隙增大而减小；叶轮含气率、导流器两个不对称出口及泵体出口的气相质量流率随间隙增大而降低．兼顾考虑水力性能、白吸性能及加工装配工艺，最终确定叶轮与导流器前盖的间隙为0．5mm．样机试验结果表明：在额定工况点扬程34．21m，效率55．29％，当自吸高度为5m时，自吸时间45s，达到设计要求。