在泡状入流条件下,当来流气泡在离心泵叶轮内聚集到一定程度时,会导致离心泵性能突然下降,发生泵喘振现象,严重情况下会堵塞叶轮流道,产生气锁效应。这不仅大大降低了离心泵使用寿命,而且影响正常生产。泵喘振现象的出现与离心泵内气液两相流动特性有关,特别是叶轮内流型、气泡运动及形态变化对离心泵性能产生重要影响。因此,本文通过建立离心泵可视化观测平台,研究了离心泵叶轮内流型及其内气泡变化过程,获得离心泵叶轮内气液两相流动特性及对泵性能影响规律。主要结论和认识如下:(1)获得了离心泵叶轮内气液两相流型,绘制了相应的流型图,揭示了入口参数对叶轮内流型的影响规律。叶轮内存在气泡流型、凝聚气泡流型、气囊流型、分离流型四种典型流型;实验发现了入口体积含气率是导致流型发生转变最直接的因素;随着液体流量和转速的增加,气体占据叶轮流道面积减少,在一定入口含气率下流型发生转变。(2)查清了四种流型下气泡动力学行为,概括了气泡形态变化过程。叶轮流道内气泡倾向于从入口处叶片吸力侧运动到出口处叶片压力侧,气泡动力学行为直接导致叶轮内的流型的变化;入口体积含气率的增加致使流道内气泡聚结倾向增加,气泡形态随之发生变化,最终滞留在叶轮入口附近改变叶轮内的流动状态,进而影响泵的性能。(3)揭示了气液两相流动特性及入口参数对泵性能的影响规律,验证了已有的泵喘振预测模型的有效性。结果表明,入口体积含气率是导致泵性能恶化最直接的因素,液体流量和转速的增加对泵性能有积极影响;结合实验数据,对不同喘振预测模型进行比较发现,Zhu等人的泵喘振预测关联式对泵喘振起始点的预测更为准确,适用性更好。