离心泵在各工况下运行时,内部非定常流动诱发的压力脉动不利于离心泵的安全稳定运行,会引起泵系统及其设备的振动噪声,甚至导致设备损坏。离心泵叶轮叶片尾缘与隔舌之间的动静干涉作用是激发压力脉动的主要因素。本文在国家自然科学基金青年基金“基于动边界LES的离心泵非稳定流固耦合及振动特性研究”(51409123)的资助下,通过数值模拟分析和试验研究的方法,研究了不同叶片尾缘形状对离心泵非定常流动及其压力脉动的影响规律,主要研究内容为:(1)对不同叶片尾缘形状离心泵采用数值模拟的方法,研究了尾缘形状对离心泵外特性及内部流动结构的影响规律,获得其内部流场压力分布图、速度分布图和湍动能分布图,结果显示不同尾缘形状对内外特性影响明显,方形叶片尾缘离心泵叶轮进出口压力差最大,叶片压力面湍流强度最强,因此方形叶片尾缘的离心泵能量转化幅度最大,在各工况下的扬程值最高。(2)通过对非定常压力脉动数值模拟结果的时域和频域分析,可知叶片尾缘形状对离心泵叶轮隔舌的动静干涉作用有较大影响。叶片尾缘形状对离心泵的叶轮-隔舌动静干涉作用有较大影响。方形叶片尾缘离心泵压力脉动幅值最大,说明方形叶片尾缘离心泵动静干涉作用最强烈,内部流场最不稳定。因此,改变叶片出口边形状可以明显改变泵的压力脉动水平。(3)搭建了离心泵外特性和压力脉动测量的闭式试验台。利用高精度动态扭矩仪采集扭矩和转速信号,进出口和蜗壳壁面采用高频动态压力传感器监测动态压力脉动信号;采用Labview平台编写了转速、转矩、流量和压力等信号的采集测试程序;对试验测量结果进行重复性验证以保证试验结果的可靠性和准确性;试验模型除常规尾缘形状叶轮外,通过快速成型技术加工了圆形叶片尾缘、弧形叶片尾缘和方形叶片尾缘叶轮,并进行了试验测量。对试验台进行了不确定度分析,试验的不确定度均较小,值在0.3%以内,各项参数的测量精度等级均满足GB3216(B)标准。(4)对不同尾缘形状离心泵动态压力脉动信号进行试验测量,采用时域分析、频域分析和时频域联合分析方法,获得了压力脉动时频域特性结果,分析结果表明:压力脉动幅值主要在叶频f=297Hz及其谐频上,弧形叶片尾缘离心泵在各监测点的压力脉动幅值最小,方形叶片尾缘离心泵的压力脉动幅值随时间波动最明显,合理的叶片尾缘形状可以有效降低叶频及其谐频的压力脉动分量。