随着社会工业化和智能化的提高,人类对机械应用和依赖程度越来越高。作为重要的动力源之一的泵,在工业、农业等领域有着广泛的应用。而无论轻、重工业还是农业、城市给排水都需要输送含有固体颗粒悬浮物或纤维状悬浮物液体的泵,这就对泵的防堵塞性能提出了更高的要求。因此,无堵塞泵已成为近年来国内外热门的前沿课题和重点开发产品。旋流泵因其出色的无堵塞性,目前是无堵塞泵中应用较广的泵型。目前,针对优化旋流泵性能的研究多建立在假设、数值模拟之上,大多只考虑了无叶腔的几何参数对循环流的影响,对叶轮及叶片型式对循环流形成机理影响的研究不够深入。相较于其它叶片泵,旋流泵的主要问题是效率较低,为了探求旋流泵内符合固液两相流实际流动的规律特性,本文以自主设计的旋流泵为研究对象,采用数值模拟与试验相结合的方式进行研究。其中,数值模拟以RNG k-?模型为湍流模型进行定常计算,算得静压、涡量及速度云图。进行试验时,选用配有1/4R60L30型式叶轮的旋流泵为试验泵,利用高速动态摄像机捕捉试验台上旋流泵各工况时的内部流动状态,通过流量计、压力表及扭矩转速仪等设备测得试验台上的实时数据。然后,对比数值模拟得到的结果与试验台上所得结果,从而验证并分析旋流泵的内流结构与性能变化间的关系。最后,分析比对设计的14种叶片型式对旋流泵内流结构分布及性能的影响。通过对不同工况下数值模拟结果及试验台试验结果进行对比,分析旋流泵内的流动形式分布及演化,进一步研究循环流在内流场中所起的作用。研究发现:旋流泵内流域可分为两部分进行研究,叶轮域中主要以水力撞击、涡旋及贯通流等流动形式为主,无叶腔域中则以循环流和贯通流为主;其中,无叶腔中的循环流在受到多种因素的共同作用下,在无叶腔中表现为一组对称布置的主、次循环流组;鉴于循环流在流道内的行为模式,本文在分析时将其做涡结构的类比,由此总结出一个新的旋流泵内流结构模型。在对比过不同叶型下旋流泵的数值模拟结果后,分析泵内流动结构分布的差异,获得结论如下:叶片型式对泵内流动结构的影响主要体现在对叶轮中涡旋位置分布、尺度的改变以及无叶腔中循环流整体流速及行为表现的影响上,其中,折叶片型旋流泵的整体性能表现最佳。基于本文的研究结果,在优化旋流泵性能时可以从优化叶片型式入手,根据不同实际需求改变叶型,使旋流泵达到最佳运行状态。