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工业生产中有很多可以回收利用的液体压力能,这些压力能是能够进行循环利用的清洁能源。但是在石油化工行业中,有很多高压、高温的流体被直接排放掉,这就造成很大的资源浪费。使用液力透平装置对这部分能量进行回收,不仅可以解决我国的能源供应紧张的问题,也能够促进社会经济的可持续发展。当前,利用离心泵反转作为能量回收液力透平是水力机械领域比较热门的研究方向,这种能量回收装置已广泛应用在加氢裂化、化肥合成氨、油气储运、淡化海水、煤矿开采、城市供水等工业流程中,并取得了良好的经济效益。本论文选用广州市第一水泵厂有限公司生产的型号为IS100-65-200的离心泵为研究对象,采用实验研究、数值计算和理论推导三种方式相结合的方法对其水力特性进行了全面的研究。首先,介绍了离心泵作透平在工业生产中,特别是在油气储运工程中的应用情况,总结了泵作透平的国内外的研究现状,指出了目前的发展趋势和本文的研究内容。其次,详细介绍了泵作透平运行的外特性理论和CFD数值模拟的相关理论。再次,利用在广州第一水泵厂搭建的泵作透平的实验平台,对所选型号泵进行了全面的实验研究,通过实验得到了该型号泵分别在泵和透平两种工况下运行的外特性结果,并进行了分析。然后,对所选型号的PAT进行了CFD数值模拟研究。利用Pro/E三维造型软件对透平内部流体域进行了全流场三维建模,使用ICEM软件对模型进行了混合网格的划分,使用ANSYS-CFX软件进行了泵和透平工况下运行的数值计算。计算完成之后,对泵和透平工况下运行时的内部流场进行了分析,得到泵工况下在额定转速运行最佳工况点时内部流体域的速度场和压力场分布规律,也得到了不同流量下PAT内部流体域的速度场和压力场分布规律。同时,将在额定转速下的计算结果与实验结果进行了对比验证,证明了数值模拟的准确性。之后,对该型号的PAT在六个不同转速下进行了变转速的数值模拟计算,得到了PAT在变转速下运行的外特性曲线。并计算得到了1480r/min转速下PAT的内部的水力损失曲线,进行了研究分析。最后,对PAT的选型问题进行了深入研究,通过一系列的理论推导,最终得到了泵和透平在最佳工况点运行的性能预测公式,并对其进行了算例验证,证明了预测公式具有较高的准确性,可以用来指导对PAT的选型。