气升泵依靠压缩空气提升液体、液固混合物等物质,有着结构简单、造价低、易于安装、不易堵塞、安全环保等诸多优点,相对于其他类型的泵,能够实现大深度的提升。主要应用于打捞工程中的除泥工作、渔业中人造海洋上升流、矿业中开采深海锰结核、化工业中运输有毒性或腐蚀性液体等方面,对各类工程都有着十分重要的意义。目前针对气升泵的提升机理和提升性能的研究还不够完善,其提升效率的问题始终是研究人员关注的焦点。本文通过数值模拟与实验研究相结合的手段,首先对气升泵中两相流进行数值模拟,从流场中气泡行为的角度分析气泡运动和气泡速度对于流场的影响。其次,对气升泵提升两相流进行实验并与数值模拟结果进行对比。最后,对气升泵提升三相流进行实验,研究设计参数对于气升泵提升性能的影响。文中对气升泵物理模型进行简化,建立数值模型、划分网格并对计算模型进行网格无关性验证,针对管内流体的流动状态选择标准尼-ε湍流模型,在多相流模型选择时,考虑到观察气泡运动状态和形变情况,选择VOF模型,最后确定边界条件以及控制参数。数值模拟结果表明:单一气泡上升形变过程一般为圆形—蘑菇形—梭形,当气泡数量增加,气泡相互间的影响导致气泡形状变化不规则;连续气泡上升的过程中,后面生成的气泡加速度大于前面气泡的加速度,使上下两气泡易发生融合;增加气孔间距离,使左右两气泡不易发生融合;增加气孔数量、减小气孔间距都可以使气升泵出口的液体速度增加。气升泵提升两相流的实验结果与数值模拟结果保持一致性。本文还对气升泵提升三相流进行了实验研究,分析各参数变化对气升泵提升性能的影响,结果表明:气升泵中固体粒子的提升量随着气体体积流量的增加逐渐增加到最大值之后再趋于平缓;当气体体积流量较大时,随着进气量的增加,虽然固体粒子的提升量仍在增加,但气升泵的效率在下降。增加管径会使气升泵提升固体粒子的起始进气量延后;在气体体积流量较大的情况下,增加管径可以增加固体粒子的提升量;气体体积流量不同的情况下,使气升泵效率最高的管径也不同。在一定程度上减小气孔距离,可以增加气升泵提升固体粒子的量,提高气升泵效率;当气孔距离变化时,使气升泵提升效率达到最大的气体体积流量值也随之变化。在实际工程的气升泵应用中,在确定进气量的情况下,合理选择管径、气孔距离有助于提升气升泵效率。本文的研究内容对于气升泵的优化设计有着重要的意义,取得的研究成果具有重要的工程应用价值。