炼油装置在石油化工生产中处于重要地位，在炼油装置中减压塔底泵是最容易出现故障的关键设备之一。本课题属国家科技支撑计划项目《工业电机及典型泵阀节能关键技术研究》中的课题，减压塔底泵是该课题的主要研究内容之一。因此，对减压塔底泵进行内部流场数值模拟及结构应力特性研究，以确保产品稳定、可靠、安全运行，对石化生产具有重要意义。　　 本文研究的减压塔底泵采用两级结构、首级为双吸双蜗壳、次级为单吸单蜗壳。减压塔底泵作为一种旋转式流体机械，内部流动较为复杂。其内部非定常流动诱发的压力脉动会引起泵过流部件的振动，降低泵运行的可靠性；复杂的内部流动与泵部件结构之间存在着相互作用，即水力激励作用的存在，将使结构发生变形。本文首次针对减压塔底泵的内部全流场和叶轮、泵体结构场建立了联合求解的单向流固耦合计算，得出流固耦合作用下叶轮、泵体的应力应变情况。同时，对减压塔底泵内部流场的压力脉动进行了研究。主要研究内容及创新点有：　　 1根据减压塔底泵二维结构图，采用Pro/Engineer软件对减压塔底泵系统进行实体建模，包括首级吸水室、前后泵腔、中间流道、叶轮水体、蜗壳水体、叶轮结构、蜗壳结构、泵体等。　　 2利用ICEM-CFD软件实现对减压塔底泵全流场流道的网格生成，对减压塔底泵内部全流场进行了定常数值模拟，以此结果作为非定常流场和流固耦合场计算的初始条件。通过对减压塔底泵三维流场的数值模拟，分析了在不同工况下泵内流场流量、静压、流速等参数的非均匀分布。结果表明：首级结构的对称性使得其静压、速度分布比次级均匀；设计工况下，叶轮各流道内的流场分布较为均匀，偏离设计工况时，叶轮各流道内的流场分布不同，0.6Q工况下较明显，说明塔底泵在小流量工况下运行时，更易导致各部件的不均匀受力；将塔底泵数值模拟曲线与试验曲线进行比较，证实了数值模拟结果的可信性。　　 3对减压塔底泵内部流场进行了非定常数值模拟，对不同工况下蜗壳内各监测点的压力脉动数据进行幅域分析，基于Origin软件对压力脉动数据进行FFT(FastFourierTransform)变化以分析其时域和频域特性，研究塔底泵蜗壳内由于动静干扰等引起的压力脉动。结果表明：各工况下压力脉动频率均以叶片通过频率为主；蜗壳内存在比较明显的压力脉动，且次级蜗壳内的压力脉动比首级要明显；蜗壳内压力脉动最大值出现在隔舌附近，且沿蜗壳流道螺旋线方向，压力脉动幅值依次减小；设计工况下，蜗壳内压力脉动幅值小于非设计工况；各工况相比，小流量下压力脉动幅值最大，这是由于小流量工况时泵内更为明显的湍流不规则运动造成的。　　 4利用计算流体力学软件CFX和结构有限元软件ANSYSWorkbench对减压塔底泵内流场和结构场进行单向计算的流固耦合联合求解，实现对叶轮、泵体的应力、应变静力学分析。验证了叶轮、泵体在强度方面满足要求；给出了叶轮、泵体最大应力集中点的位置；分析了不同工况下叶轮最大静应力随塔底泵流量的增大而降低，两者线性关系较差，因此为提高叶轮可靠性，尽量避免其在小流量下运行；且各工况相比，设计工况下的叶轮最大总变形出现最小值；说明了流量的改变对泵体的最大应力、最大总变形改变并不是很明显；最后说明结构应力受磨损和冲刷、形状、表面加工及表面处理、温度、尺寸效应等一系列因素的影响，为以后的结构优化设计或可靠性设计提供指导。