离心泵在小流量工况下其内部流场结构极其不稳定,此时部分泵的扬程曲线会产生驼峰现象。当扬程曲线出现驼峰时,泵在系统中的稳定性变差,继而会引起泵及管路系统出现振动、噪声等一系列问题。因此,在对离心泵进行水力设计时,应尽量考虑各几何参数的组合优化措施从而避免其扬程曲线出现驼峰。泵的性能曲线随流量增加时的变化特征是泵内部流场结构变化的外在体现,而流场结构的变化与各过流部件的水力结构息息相关,要使泵的性能曲线变化特征满足设计要求,就要使各过流部件的水力设计满足特定的几何结构特征。叶轮作为离心泵内主要的做功部件,其水力结构对泵的性能曲线变化特征具有至关重要的影响。本文以叶轮流道入口的喉部面积为着眼点,从叶轮的水力设计入手,探究叶轮流道入口喉部面积变化对驼峰现象的影响机理,并在此基础上进一步探讨消除扬程曲线驼峰现象的优化方向和措施,以期为离心泵叶轮的水力优化提供有价值的理论参考和方向指导。为了明确扬程曲线驼峰现象产生的机理,首先采用数值模拟的方法对原模型在全流量工况下叶轮前方及内部的流场结构进行了分析,并探究了驼峰点附近工况同其他工况下叶轮前方及内部流场结构的差异。结果表明在小流量工况尤其在驼峰点工况附近时,叶轮进口处出现明显的回流区域,且此时进口处的圆周速度变大,进口处出现较强的预旋效应,叶轮前方及叶轮内部流场结构稳定性极差;在远离驼峰点的工况下,叶轮前方及叶轮内部流场结构得到改善,流体流动的稳定性提高;在设计工况点下,叶轮进口处及叶轮内部流场结构最为稳定。通过对内流场结构的分析发现叶轮入口处的预旋和回流是引起驼峰现象的重要原因之一,为后续研究叶轮水力设计的改变对驼峰现象影响提供了一定的方向指导。为了探究叶轮流道入口喉部面积的变化对驼峰现象的影响机理,从叶片方格网流线入手,在保持叶片的入口边位置、入口角、出口角及包角等几何参数不变的前提下,通过改变方格网流线沿流动方向的变化趋势来改变叶轮的水力结构,从而达到改变叶轮流道入口喉部面积的目的,并分析研究了不同喉部面积下泵水力性能曲线的变化情况。当叶轮流道入口喉部面积变化时,扬程曲线的形状发生了明显的变化;叶轮流道入口喉部面积减小,流道入口处过流能力减弱,叶轮前方及内部流场的稳定性变差,流道内水力损失增大,促使驼峰现象产生;叶轮流道入口喉部面积增大,叶轮流道入口处过流能力增强,叶轮进口处的回流现象及预旋效应减弱,叶轮进口前方及内部流场结构稳定性提高,有利于消除驼峰。改变叶片入口角、入口边位置和叶片包角均会对叶轮流道入口的喉部面积产生相应的影响。本文中先从改变叶片入口角及入口边位置这两个单一几何参数入手来改变流道入口喉部的面积,然后在入口边位置调整的基础上进一步修改叶片的包角来增强流道喉部面积的变化程度,通过这种混合优化措施综合研究分析非单一因素所引起的流道喉部面积变化对驼峰现象的影响机理。叶片入口角减小、叶片入口边位置后移或叶片包角增大时,叶轮流道入口喉部面积均会相应地减小,叶轮进口处的回流现象及预旋效应增强,叶轮进口及内部流场受到影响,紊乱程度提高,推动了扬程曲线驼峰现象的产生;叶片入口角增大、叶片入口边位置前移或叶片包角减小时,叶轮流道入口的喉部面积均会相应增大,流道入口处过流能力增强,减弱了叶轮进口处的回流现象和预旋效应,提高了叶轮内部流场结构的稳定性,有利于消除扬程曲线的驼峰;通过采取将叶片入口边前移、增大叶片入口角及同时减小叶片包角的综合优化措施,泵扬程曲线的驼峰现象明显消除,并且大流量工况点的效率有所提升,其中设计工况点的水力效率比原模型提高了0.86个百分点。上述研究的综合结果表明,叶轮流道入口的喉部面积是影响离心泵扬程曲线驼峰现象的重要因素,不论叶轮的几何参数如何变化,只要能够增大叶轮流道入口处的喉部面积,使得叶轮流道入口过流能力增强,就有利于减弱叶轮入口处的回流现象及预旋效应,从而可以达到削弱甚至消除扬程曲线驼峰现象的目的。所以在对叶轮进行水力设计时,合理控制叶轮流道入口处的喉部面积是改善和消除驼峰现象的关键。