在石油化工、石油加工、煤化工等流程工业中,有大量含有较高压力能的液体,这些含有较高压力能的液体大部分具有一定黏度。目前,这些高压液体一般通过减压阀降压,以达到后续工艺要求的压力,高压液体所具有的压力能以热能等形式被消耗掉。近几年来,由于以水为介质液力透平基础理论研究得到了较大进展,利用泵反转作液力透平(PAT)和设计专用液力透平已比较成功地在一些黏性较小(当黏度小于5mm~2/s时,黏度对液力透平的性能影响较小)介质的化工流程工业得到应用。但在粘度较大(当黏度大于5mm~2/s)的流程工业中,由于研究基础薄弱,还未见报道不同介质黏度下成功运行液力透平机组。这是由于目前没有得到在不同黏度时、不同比转速离心泵反转作液力透平两者最优工况下的压头/扬程、流量、效率和功率的换算关系。为此需要研究在不同介质黏度下不同比转速离心泵反转作液力透平两者最优工况下的压头/扬程、流量、效率、和功率的换算系数及这些换算关系与比转速、叶轮雷诺数的关系。不同介质黏度下随着黏度的增加液力透平的压头下降,内部水力损失是增加的,所以要研究液力透平整体及各过流部件内部的损失规律。选取5台不同低比转速泵反转作液力透平作研究对象,首先在常温清水介质下对比数值模拟与试验结果,验证数值模拟的准确度,然后在其他4种低黏度介质下进行数值模拟。对数值模拟结果处理和分析,得到不同介质黏度下泵作透平性能换算关系,以及在不同黏度下滑移系数、各过流部件水力损失的变化规律。研究内容与成果如下:1.不同介质黏度下泵作透平换算系数变化规律。对于同一比转速泵反转作透平,随着工作介质黏度的增加,透平最优效率点向大流量工况偏移,流量、压头/扬程换算系数随叶轮雷诺数的增大而减小。2.不同介质黏度下泵反转作液力透平两者在最优工况时,压头/扬程、流量的换算系数仅和泵的比转速、叶轮雷诺数有关。为在不同介质黏度下,泵反转作透平的选型奠定基础。实例表明:该换算关系式可准确地用于泵作透平的选型。3.以比转速为55.7离心泵反转作透平为研究对象,得到同一流量下,泵作透平叶轮的滑移系数随介质黏度的增加而增大;同一不同介质黏度下透平叶轮的滑移系数随流量的增大而下降,可见介质黏度增加,透平叶轮做功能力减弱;同一比转速泵作透平在最优工况点的滑移系数随介质黏度的增大而增大。4.以比转速为55.7离心泵反转作透平为研究对象,得到同一不同介质黏度下,透平叶轮水力损失随流量的增大先减小后增大,在最优工况点达到最小值;同一不同介质黏度下,尾水管水力损失随流量的增大先减小后增大;同一流量下,叶轮水力损失随介质黏度的增加而增大,且叶轮内部水力损失在透平总水力损失中占主导地位;随着介质黏度的增大,蜗壳内部水力损失占总损失之比明显增大,在大黏度下的透平优化设计中,需同时改善蜗壳和叶轮的性能。5.以比转速为55.7离心泵反转作透平为研究对象,通过对中间截面湍动能分布图和中间截面速度流线分布图分析得到:在中间截面湍动能分布图中,不同介质黏度下泵作透平最优工况的湍动能区域分布一致。湍动能区域大部集中在叶片背面,小部分位于透平进口叶片工作面,流道中线附近液流流动稳定;在中间截面速度流线分布图中最优工况下内流场分布特点:在透平叶轮各流道进口靠近工作面处有少量涡且涡的尺度不大。