本研究在国家杰出青年基金项目“离心泵基础理论和节能关键技术研究”(编号:50825902)和江苏省科技计划项目“离心泵叶轮进出口回流的生成机理及流动规律”(编号:BK2009218)的资助下开展工作。　　 离心泵在小流量工况运行时，不可避免的在叶轮进口处会产生回流。回流的存在不但消耗能量，而且使得进口流场中出现压力脉动，进而产生振动和噪声。回流的产生伴随着漩涡，加剧叶轮内部的空化，降低泵的效率，缩短泵的使用寿命。针对这种现状，本文在课题组前人研究的基础上，总结了离心泵进口回流的产生机理，验证了模型泵进口回流发生的流量点，分析了叶轮内部流道截面上的漩涡特性。采用CFD数值计算与试验验证相结合的方法，开展多方案模拟分析对比，分析了三个叶轮几何参数对模型泵进口回流特性的影响规律，得出了影响进口回流特性的关键性因素，为抑制离心泵进口回流提供理论依据。主要研究内容有:　　 1.阐述了离心泵进口回流的产生机理，分析了模型泵的进口回流特性。叶轮进口处产生流动分离并且存在与主流方向垂直的强压力梯度是导致进口回流产生的主要原因。当流量减小到一定程度时，叶片压力面进口处的流速等于轴向漩涡速度，此时科氏力与水流绕流弯曲叶片所产生的离心力方向一致，促使叶片压力面上的流体质点发生分离。同时受由叶片顶部指向轮毂的压力差的作用，分离区不断变大，最终形成了叶轮进口前的回流并逐渐向进水管上游延伸。　　 对模型泵进水管内监测点的周向速度分析表明，模型泵进口回流发生时产生的预旋距离叶轮进口可达13倍进水管直径。对叶轮进口截面上监测点的轴向速度分析表明，模型泵进口回流发生的流量点为0.7Qd，与对模型泵进行的可视化试验得到的结果一致。分析叶轮流道内不同截面上的流线分布表明，回流漩涡首先在前盖板靠近吸力面处产生，漩涡范围和强度不断变大，同时向后盖板和压力面运动，最终生成新的漩涡。　　 2.分析了叶轮几何参数对离心泵进口回流特性的影响规律。采用ANSYSCFX软件分别对三个叶片数、叶片进口冲角和叶片进口边位置的模型泵进行了定常数值计算，每个参数共有三种方案，探讨了叶轮几何参数对进口回流的影响规律。得出的主要结论有:　　 (1)比较叶片数分别为5、6、7三个叶轮方案进口截面上监测点的轴向速度，叶片数为5时叶片工作面中部的静压等值线分布不均匀，存在二次流现象;叶片数为7时压力梯度较小，叶轮进口回流得到较大的改善。　　 (2)比较冲角分别为0°、5°和10°三个叶轮方案，冲角为0°时叶片工作面静压分布很不均匀，进口处最低压力区扩大，叶片中部存在明显的横向流动和漩涡，流场比较紊乱;冲角为10°时叶片工作面和背面静压分布均匀，叶轮流道内部流线分布较其他两种冲角的方案好。　　 (3)比较叶片进口边位置分别为1、2和3三个方案，回流发生的流量点随叶片进口边位置的后缩而降低。采用叶片进口边前伸的方案，叶片出口处静压值最高，分布较好，回流强度有减小的趋势。　　 3.优选一个叶轮方案，采用大涡模拟进行了非定常数值模拟。针对叶片进口边前伸的方案二叶轮，在进水管、叶轮流道内设置监测点，分析了回流发生时监测点的压力脉动的频域特性，并且采用正则化螺旋度方法对叶轮中截面上的涡核强度进行了分析。　　 4.搭建了离心泵试验台，对选出的叶轮方案进行试验测试。采用快速成型技术加工该叶轮，与原设计参数叶轮监测点的压力脉动特性进行比较，证实了叶片进口边位置前伸能有效地改善进口回流。