自吸离心泵的自吸过程包含自吸启动、气液吸入、气液混合、气液分离、气体排出、液体回流、正常输水等多阶段复杂的过程。影响自吸泵自吸性能的因素有很多,如叶轮外径、隔舌间隙、气液分离室与储液室容积、回流孔面积等等,本文主要研究自吸泵气液分离室容积对自吸性能的影响。本文设计了三台不同气液分离室容积的自吸离心泵,研究了气液分离室容积对泵水力性能及自吸性能的影响,同时监测了泵自吸过程中进出口压力、流量、含气率等的瞬态变化,并通过数值模拟分析了泵气液混合、气液分离等内部流动过程,研究了气液分离室容积对自吸泵自吸性能的影响机理,为揭示自吸泵的自吸机理,以及对自吸泵的优化设计提供理论依据。本文主要研究工作及研究成果如下:1.以65ZB-40C型外混自吸泵为原型,设计制造了三台气液分离室容积比为1:1.5:2的模型泵。通过三台模型泵的水力性能试验,测试得到泵在正常工作时的水力性能曲线。对比三台模型泵的性能曲线可得,气液分离室容积增大,相同工况下自吸泵的效率和扬程的值略有降低;气液分离室容积增加一倍,效率由64.8%下降至60.5%,扬程由15.7m下降至14m,且在大流量工况下此现象更明显。2.对不同工况下的三台模型泵进行了定常数值模拟,通过对比水力性能模拟结果与外特性试验结果,验证了模拟的准确性。通过对气液分离室和叶轮截面的压力与流线图定常模拟分析可得,随着气液分离室容积的增大,自吸泵稳定工作时气液分离室中产生了更多的漩涡,且分布范围更广,导致泵内能量的损耗,使得自吸泵水力性能略有下降。3.对模型泵进行了瞬态试验,监测了其进出口压力、流量和含气率随时间的变化曲线,观察了泵从启动到稳定的整个自吸过程,同时比较了气液分离室容积对泵自吸过程各参数的影响。结果表明,气液分离室容积对泵进出口压力和流量的影响主要体现在自吸突变阶段,在t=14s前的自吸稳定阶段,不同容积自吸泵的进出口压力和出口流量基本保持一致;气液分离室容积增大,只影响自吸各阶段的先后顺序,对最终泵的出口流量值的影响很小;气液分离室容积增大,泵出口含气率在自吸后期先达到最大值,且先降低到0.1以下,自吸时间较短。4.使用CFX软件,对泵自吸过程进行了气液两相流数值计算,并监测泵进出口、气液分离室进口以及回流孔处的含气率与流量和压力随时间的变化过程,以及叶轮进口处的压力变化。分析了自吸过程中气液两相变化过程、叶轮进口处真空度的变化过程以及三台模型泵内部的气液两相分布云图与速度矢量图,研究了气液分离室容积对自吸时间和自吸高度带来的影响。结果表明,气液分离室容积越大,叶轮进口真空度越高,自吸高度越高,自吸性能越好;气液分离室容积增大,泵腔中的气液混合物集中于泵体的上半部分,使得气体更易于溢出,从而缩短了自吸时间;气液分离室容积越大,自吸泵内部气液流动的空间越大,漩涡的分布较广且较为均匀规则,且模型三在t=24s时气液分离室内部形成清晰可见的上下两个漩涡,使得气液的混合分离更充分。