我国纸和纸浆的产量长期居世界首位,纸浆泵作为造纸工艺流程中的重要动力设备,广泛应用于浆料输送的各个环节,因此进一步提高纸浆泵性能对于加速我国造纸产业的资源节约型和环境友好型进程,推进我国从造纸工业大国向造纸工业强国转变影响深远。本文的研究对象是一台扭曲叶片开式叶轮离心式纸浆泵,分别采用清水及不同浓度头发纤维悬浮液作为研究介质,首次采用CFD-DEM耦合模拟泵内纤维颗粒悬浮液的流动情况,并重点通过外特性试验、高速摄影试验以及粒子图像测速（Particle Image Velocimetry,PIV）试验探究叶轮流道内头发纤维分布及纤维悬浮液运动特性,以上成果可对高效纸浆泵的优化研发提供参考。主要研究内容和成果如下:（1）首次尝试采用CFD-DEM耦合计算模拟泵内含细长纤维颗粒悬浮液的内流场,并将其计算结果与PIV试验结果进行对比分析,验证了采用CFD-DEM方法定性分析泵内流场的可行性。（2）通过PIV试验,研究叶轮流道内各位置处在不同工况,不同轴截面以及不同颗粒质量浓度下的相对速度分布规律,实验结果表明:当流量较小时,压力面及中间流道附近会形成低速区,此低速区的面积和强度会随着流量提高而逐渐降低,中间流道内的低速区会最终消失。在₀/₂=0.7处,叶片扭曲程度相对较大,因此各个截面上的相对速度相差较大且靠近压力面速度变化幅度较大。而随着位置向出口方向移动,叶片的扭曲程度逐渐降低,各截面上相对速度差值逐渐减小,到₀/₂=1即叶片出口位置处,叶片形状可近似于圆柱叶片,各截面速度变化相对平滑且最终近似相同。提高纤维悬浮液中颗粒的质量浓度可以导致流道内相对速度分布的变化更趋平缓。当流量逐渐提高时,高浓度颗粒悬浮液Z2截面内相对速度大小会逐渐超过低浓度颗粒悬浮液,各位置相对速度大小分布趋势相似度增加,且随着位置靠近叶轮出口区域上述变化趋势加快。大流量工况下,叶轮流道内各浓度悬浮液从吸力面至压力面相对速度分布总体呈下降趋势。（3）借助高速摄影设备,对各颗粒质量浓度和各工况下纸浆泵内部头发纤维悬浮液的流动以及颗粒的运动轨迹与分布情况进行研究分析,实验结果表明:各工况下靠近工作面一侧颗粒速度高于靠近背面一侧颗粒速度且从叶轮进口到出口颗粒速度总体呈增加趋势。各颗粒浓度各工况下,流道中较短颗粒运动速度高于较长颗粒且存在较大颗粒在叶轮流道中段晃动甚至打转的现象,但并未观察到颗粒间的凝结缠绕等现象。悬浮液内颗粒质量浓度和泵内流量的提高均会使得颗粒的分布更显均匀,叶轮流道内各位置处头发颗粒浓度差减小,可见头发颗粒的存在改善了泵内流体的流动状态,流动形态更趋合理。（4）通过外特性试验测得输送不同浓度悬浮液时泵的外特性曲线,并综合上述所有工作对外特性试验测得的减阻现象进行分析。通过对外特性结果分析可知:随着泵内颗粒质量浓度增大泵扬程也随之增大但并不明显,且随着泵内颗粒浓度增加,泵效率逐渐增大,颗粒质量浓度达到0.1%及0.15%时已初显减阻趋势,颗粒质量浓度达到0.2%时已完全显示出泵内因纤维颗粒存在而引起的减阻效果。