随着一次性化石能源的减少,开发二次可再生能源已成为当前的重点需解决的问题,其中太阳能是大规模取代一次消耗能源的潜力能源之一,国家能源局决定扩大光热电产业规模,建设一批光热电示范项目,我国光热电产业迎来新的发展机遇。本文对太阳能储能电站高温液态重金属循环泵的水力设计和结构设计进行了研究,并采用有限元方法对高温液态重金属循环泵进行了水力分析、内流场分析和叶轮疲劳可靠性分析。研究了泵的水力部件设计方法,采用水力模型M192-400进行对比分析,完成导叶等主要过流部的水力设计,获得了最佳的匹配特性。为满足铅铋重金属泵的安全可靠运行,对泵罐、泵罐法兰联接螺栓、轴向力、径向力、轴、叶轮、联轴器、轴承等铅铋重金属泵的关键参数进行计算及校核。分析了与太阳能储能电站高温液态重金属循环泵相关的计算流体力学的相关边界条件及湍流模型,并对泵内清水和重金属铅铋流场的速度、压力分布等模拟计算的结果进行了定性分析及对比,揭示了太阳能储能电站高温液态重金属循环泵内部流动规律;考虑周期瞬变的水动力载荷与非稳态的离心交变载荷对叶片疲劳影响,应用ANSYS结构分析软件建立分析模型,对重金属铅铋泵叶片进行不同种载荷对应力响应特性的影响分析,并在大型有限元软件ANSYS workbench中对关键的叶片进行应力交变响应分析。基于流固耦合技术对H-N合金钢和304钢两种材料的结构强度进行分析,结果表明:叶轮与泵体满足设计要求,而轴和导叶在大部分工况下均不满足设计要求。因此H-N合金钢和304钢可用于加工重金属铅铋泵的叶轮和泵体。