潜水贯流泵是将潜水电机和贯流泵技术相结合的一种新型泵,具有低扬程、大流量的特点,其结构紧凑,流道总水力损失较小,近几年潜水贯流泵在农田灌溉、给排水调水和市政工程等方面得到了广泛的应用。由于最近降水的不均匀,对潜水贯流泵的安全可靠性产生了极大的考验,因此对高比转速潜水贯流泵水力性能的深入研究,探讨潜水贯流泵稳定运行范围,提高过流部件的可替换性,提高其水力效率,具有重要现实意义。本文的主要研究工作及成果如下:1.简要阐述了贯流泵叶轮流线法设计步骤,三维建模,并对n_s=1000模型计算域进行了网格划分以及网格无关性验证,基于N-S基本控制方程和标准k-ε湍流模型进行三维定常数值计算,并分析外特性规律和内流场流动特性。2.设计了外特性试验方案,购买试验器材,搭建试验台,开展了外特性试验,统计贯流泵的外特性试验数据。该数据与数值计算结果进行对比分析,两者吻合度较高,表明CFD数值模拟计算具有准确性和可参考性。3.通过解决原始模型实际扬程偏低的问题,提出了圆周分速度修正系数,进而实现模型的优化设计。针对n_s=1000的贯流泵,最佳圆周分速度修正系数以1.4为基准,同时采用变环量设计,减小轮毂处的环量,增大轮缘处的环量。4.设计5种轮毂比方案,分别计算出不同轮毂比下叶轮主要的设计参数。对5种轮毂比3种流量工况下的n_s=1000潜水贯流泵模型进行数值计算,分析外特性结果,并研究了设计工况下的内流场规律,确定n_s=1000贯流泵的适当轮毂比为0.4和0.38。5.对n_s=1250和n_s=1600贯流泵选取最佳圆周分速度修正系数分别以1.4和1.3为基准,计算叶轮主要的设计参数并数值模拟分析,确定n_s=1250模型的适当轮毂比为0.36和0.38;确定n_s=1600模型的适当轮毂比为0.36。6.统计分析了n_s=1000、1250和1600三种高比转速潜水贯流泵水力性能,发现:轮毂比大,高效区间较窄,高效区范围向小流量区偏移;轮毂比越大,扬程性能曲线斜率越大,而设计工况下,5组轮毂比扬程性能曲线基本重合,效率点相差不大。减小贯流泵的轮毂比,可以增大过流面积,从而提高了贯流泵运行效率,但当轮毂比过分减小时,会增大叶片的扭曲度,造成叶轮内液体流动紊乱,导致贯流泵效率下降。