為了研究高比轉數混流泵內部流場的壓力脈動情況，采用大渦模擬方法對泵內三維非定常湍流場進行數值模擬，通過對監測點數據的分析得到了葉輪進口、葉輪出口、導葉中間和導葉出口4 個截面的壓力脈動的時域和頻域情況，探討了產生壓力脈動的主要決定因素，同時也對不同流量下的壓力脈動情況進行了對比. 研究表明: 這4 個截面的壓力脈動幅值從輪轂到輪緣均逐漸增大; 葉輪進口截面壓力脈動時域圖規律性不明顯，葉輪出口截面時域圖在整個周期內呈現4個小周期，葉輪轉動頻率控制著葉輪進出口的壓力脈動，且其影響隨著流體遠離葉輪而逐漸減弱; 在導葉中間截面和導葉出口截面，葉輪對流體壓力脈動的影響逐漸減小，壓力脈動以低頻振動為主，脈動幅值也大為減小; 在不同流量下的壓力脈動表現為小流量下幅值較大以及流量對主要頻率影響較小，大流量工況下壓力脈動情況要優于小流量工況.

　　眾所周知，旋轉葉輪與靜止導葉的非定常時序干擾、偏離最優工況時葉片的出口回流、局部空化及氣蝕等因素，都會導致混流泵內部流動出現不連續性，進而引起流場內液體壓力隨時間快速地脈動，即出現所謂的壓力脈動現象. 壓力脈動嚴重時會導致泵體振動加劇，同時還可引發進一步的局部空化，甚至在某些情況下會引起機器共振，產生危害. 因此，出于降低噪聲和提高運動穩定性的需要，研究泵內部非定常流場壓力脈動特性有著重要的意義.

　　國內外學者對壓力脈動進行了相關研究. Solis等通過改變葉輪形狀和徑向尺寸，采用雷諾時均N - S 方程和SST k - w 兩相湍流模型進行三維非定常湍流計算，以減小壓力脈動對離心泵的影響.Berten 等通過CFD CFX10 技術和水下駐波試驗，對多級離心泵內動靜干擾引起的三維非定常湍流進行了計算，得出動靜干擾誘發壓力脈動的特點.劉陽等對離心泵壓力脈動進行了全面闡述，總結了3 種不同的壓力動. 施衛東等對軸流泵全流場進行三維非定常數值模擬和試驗研究，得到軸流泵在不同工況和不同導葉數時內部流場的壓力脈動特性. 但對于高比轉數混流泵內壓力脈動情況還缺少相關研究.

　　文中在三維定常湍流計算的基礎上，對模型泵進行全流道三維非定常大渦湍流模擬，從而預測葉輪進口、葉輪出口、導葉中間和導葉出口4 個截面的壓力脈動，并利用FFT 變換對各個計算點的壓力數據進行分析，探討混流泵全流道內壓力脈動產生的主要決定因素等，同時對不同流量下的壓力脈動進行對比，為了解混流泵的內部流動提供重要理論依據.

　　1、模型基本參數及計算區域

　　1.1、基本參數

　　高比轉數混流泵模型泵設計參數: 流量Q =1 300 m3 /h; 揚程H = 6 m; 轉速n = 1 450 r /min; 比轉數ns = 830.文中進行數值模擬的模型泵的葉輪、導葉葉片數組合型式為4 + 7( 葉輪+ 導葉) .

　　1.2、計算區域

　　圖1 為模型泵的計算區域. 進行數值模擬計算時，把模型泵劃分為4 個計算區域，即喇叭管、葉輪、導葉、彎管部分.

圖1 模型泵的計算區域

　　結論

　　1) 大渦模擬流動理論準確地預測了混流泵的外特性. 計算結果與試驗結果較吻合，這說明大渦模擬計算方法具有較高的精度，對研究壓力脈動具有可行性.

　　2) 葉輪進口、葉輪出口、導葉中間和導葉出口4 個截面的壓力脈動幅值從輪轂到輪緣都是增大的，且輪緣處的幅值是輪轂處的2 倍以上. 因此，對葉輪輪緣等相關結構參數進行優化，是改善混流泵內壓力脈動特性的重要途徑.

　　3) 在葉輪流道區域，壓力脈動主要是由葉輪轉動頻率決定，壓力脈動的周期與葉輪的葉片數相關，導葉葉片數對其無明顯影響. 隨著流體不斷遠離葉輪，葉輪對壓力脈動的影響逐漸減小. 這說明葉輪進口處是影響整機運行穩定性的關鍵，在混流泵的設計中應予以重視.

　　4) 偏離設計工況時，壓力脈動明顯增大，且小流量工況下增幅大于大流量工況. 因此，混流泵應盡量避免在偏離設計工況下運行.