多级离心泵在热力及核能发电厂的辅助系统、石油化工等工业过程中有着非常广泛的应用。在这些工业过程中,由于输送介质种类繁多,运行环境条件苛刻,对泵的性能和可靠性要求都很高,到目前为止一些大型工程主要依靠进口产品或者国外技术引进。为了满足一些大型工程和特殊应用环境的需求,针对一些性能优良的已有多级离心泵或者进口产品进行反求和优化设计,对这类多级离心泵的国内自主研制和国产化是非常必要的。本课题结合四川川工泵业有限公司提供的某凝结水泵进行多级离心泵的反求技术研究开发,针对多级离心泵主要过流部件反求工程中所涉及的三维数字化测量、点云数据预处理、曲面重构建模、曲面质量分析等关键理论与技术进行研究,开发了一套高精度、高效率的多级离心泵反求技术。为了对重构的三维数字化模型进行优化设计,结合工程需要探讨这些主要过流部件反求模型在二维工程图绘制、内流场分析、结构强度分析中的运用。本课题研究成果为这类多级离心泵的国内自主研制提供一种有效的集成创新途径,可以大大地降低成本、缩短研制周期和提高设计可行性。主要内容如下:(1)基于激光三角法,采用Creaform公司的手持式三维激光扫描仪和VXscan软件,利用蜡模成型技术、辅助平面及标记点添加技术研究开发出一套针对多级离心泵主要过流部件的特点高质量、高效率的三维数据采集方法。(2)按照“基于弦高差法和人机交互法去除异常点-基于三点法对齐叶轮轮毂和流道蜡模数据-基于切线、曲率修补数据-基于综合法平滑滤波-基于曲率采样简化”的流程开发出了多级离心泵主要过流部件点云数据的预处理技术。(3)针对诱导轮叶片曲面特点,研究基于“点-线-面”的诱导轮叶片重构方法。采用高斯滤波法及最小二乘法二次光顺并拟合诱导轮叶片近流线方向和轴面方向点云数据,并采用曲面网格法根据所得u、v方向曲线组重构叶片工作面与背面模型。(4)针对多级离心泵叶轮流道的特点,探索出了基于“点-三角网格-曲面片-曲面”的叶轮叶片重构方法。基于最小内角最大准则、圆准则采用Delaunay三角化方法进行点云三角剖分,并按照“探测轮廓线-细分并延展轮廓线-拟合曲面片-拼接曲面”的流程完成叶片重构。(5)针对多级离心泵导叶流道的特点,探索了基于“点-三角网格-初级参数曲面-曲面”的径向导叶的背导叶的重构方法。根据背导叶几何特征提出了径向导叶中背导叶各区域初级参数曲面定义方法,并按照“初级参数曲面边界拟合-拼接曲面生成”的步骤拟合了初级参数曲面间的连接。(6)为了进行过流部件的改型或者优化设计,研究如何将反求得到的三维数字化模型用于二维工程图绘制、内流场分析、结构强度分析中等工程实际中,并应用于凝结水泵的研制。通过本课题研究开发,探索出了一套高精度高效率多级离心泵过流部件反求技术,并用于某大型电站凝结水泵的研制过程中。利用逆向工程技术以已有的某先进多级离心泵为基础,重构其三维模型,为还原设计思路、提取设计参数奠定基础,有利于高性能产品的开发。作为一种有效的集成创新方法,证明可以大大地降低成本、缩短研制周期和提高设计可行性。本课题研究的方法及技术可以进一步推广应用于其他叶片式流体动力机械的设计与制造。