核反应堆余热排出泵是核电站最主要的动力设备之一,在运行时伴随有振动、空化和噪声等现象,会影响到水力机组工作稳定性,并给核电站的安全运行带来隐患。其中,泵运行产生的噪声属于新型环境污染,会对工作人员带来诸如神经衰弱等生理上疾病,因而余热排出泵运行时的噪声特性被广泛关注,并成为研究水力机械的重要课题。对某核反应堆余热排出泵建立三维流体域模型,验证网格无关性,选择合适的湍流模型,通过与试验值对比进行模型验证,对内部流态及声场特性进行数值模拟,最后针对计算结果提出优化方案,通过对比分析,确定了最佳优化方案。利用CFD软件对模型泵多流量工况流场进行数值模拟。对定常流场的压力、湍流动能及速度矢量分布规律进行分析,对非定常流场的速度矢量随时间变化规律进行了分析,并对非定常压力数据进行无量纲化处理,分析泵内部的压力脉动特性。研究结果表明:在不同流量工况下,静压值分布规律类似,最小静压值都出现在叶轮进口处,最大静压出现在导叶出口处;湍动能值随着流量的增大逐渐减小,最大值位于叶轮与导叶的交界处;速度矢量随着流量增大而更规则,速度最大值出现在叶轮与导叶交界处。当流量增大时,导叶内的漩涡逐步退化,蜗壳出口段内流态逐渐平稳,随着流量值偏离额定流量越多,蜗壳进口处回流现象越明显。叶轮内压力脉动的主频为叶轮轴频谐频,且受导叶叶片数影响;导叶内压力脉动主频为叶轮叶频谐频,受叶轮叶片数影响;蜗壳内压力脉动主频为叶轮轴频谐频,压力脉动特性跟叶轮与导叶的叶片数有关;蜗壳内压力脉动主频为轴频谐频,同时受叶轮叶片数和导叶叶片数影响。叶轮进口到出口的压力脉动信号逐渐增强,导叶进口到出口的压力脉动信号逐渐减弱;叶轮出口处和导叶内的压力脉动系数幅值均在设计流量点达到极小值,偏离设计流量越多,脉动幅度越大。采用声学软件对模型泵进行声场计算,对体噪声源(导叶)进行时域、频域分析,并计算得出不同流量工况下蜗壳出口监测点处的声压级以及不同特征频率所对应的声压级大小。研究表明:在不同流量工况下,余热排出泵内部噪声源分布区域及峰值差异较大,在额定流量工况附近,声源分布较小且声压级较小;偏离额定流量越远,声压级水平越高。在叶频下的声压级最大,随着叶频的倍数增大,声压级峰值逐渐降低;在不同流量工下,声压级水平最大值与最小值相差约5.24d B。通过改变导叶与蜗壳的相对安放角来进行余热排出泵的噪声优化。文中对比了5种安放角在不同流量工况下的压力、速度以及声压级情况。结果表明:当导叶与蜗壳相对安置角θ=79.56°,余热排出泵内部水流流态更平顺,且能起到降噪的效果。