轴流泵属于大流量、低扬程泵,在农田排灌、市政给排水、调水工程、电厂循环水工程等方面有着广泛的应用。叶轮是轴流泵进行能量转换的关键部件,它的安全可靠性直接影响到泵站能否稳定运行。所以,对轴流泵叶轮进行基于流固耦合的振动特性分析对轴流泵叶轮的优化设计及稳定运行有着非常重要的理论意义和工程实际意义。本文在国家自然基金“轴流泵转轮和导叶非定常相干机理及其诱导压力脉动的研究(51079063)”资助下,对ZBM791-1000型轴流泵内部流场和叶轮结构进行了双向交替流固耦合联合求解,对轴流泵叶轮进行了模态分析。主要研究内容和取得的成果如下:　　 1.使用流场计算软件CFX,分别采用Standκ-ε、RNGκ-ε和κ-ε三种湍流模型对轴流泵内部流场进行了定常数值模拟,结果显示由Standκ-ε模型计算出来的结果与试验值更为接近。分析了由Standκ-ε模型计算得出的叶轮叶片表面压力、表面相对速度及轴流泵内流线分布。　　 2.分析了流固耦合作用下轴流泵叶轮的应力和变形情况。结果发现,流固耦合作用下轴流泵叶轮的最大位移发生在叶轮叶片进水边轮缘处,叶片出水边及轮毂处位移较小;叶片根部与轮毂接触处靠近进水边一侧存在明显的应力集中现象;叶轮的应力和变形均随着轴流泵流量的增加而逐渐减小;叶轮最大等效应力呈周期性变化。　　 3.对轴流泵叶轮进出口横截面进行压力脉动特性分析。结果显示:叶轮进出口处压力脉动幅值均从轮毂到轮缘逐渐增大,且主频均为叶轮叶片通过频率;在叶轮进口处,振动幅值随着流量的增大而减小;叶轮出口处,设计工况下振动幅值最小,偏离设计工况越大,振动幅值越大。　　 4.考虑流固耦合作用后,轴流泵的效率和扬程均有所下降,而轴向力有所增加,但是变化幅度均较小。另外,轴流泵叶轮工作面与背面压差有所减小,说明流固耦合作用使得轴流泵叶轮性能有所下降。　　 5.分析了轴流泵叶轮在空气中的振动特性,以及离心力作用对轴流泵叶轮振动频率的影响。发现离心力对轴流泵叶轮固有频率的影响非常小,可以忽略不计。通过对部分水力激振力频率的分析,发现与叶轮第一阶固有频率相差较大,发生共振的可能性较小。