多相混输泵是进行海洋矿产资源开采的主要设备之一,在深海资源开采领域具有重要地位,从上个世纪开始国外相关科研机构就已经开始研究多相混输技术,并逐渐有成熟的产品应用于油气混输领域,而国内多相混输技术的研究则相对较为落后,在技术方面还有待进一步进行提升,总体要落后于国外。多相混输技术研究的关键问题之一是进行多相流混输泵的研发,由于多相混输泵能够提高深海矿产资源的开采效率、降低开采成本,在海洋矿产资源开发过程中具有不可替代的作用,因此对于多相混输泵的研究就显得至关重要。在多相混输泵实际运行过程中,多相混输泵在含气工况下水力效率较低,能量转换能力较差,而目前对于多相混输泵能量转换特性的研究还未见相关文献报道,基于此,本文在研究了多相混输泵内部流动机理的基础上,对不同流体介质(纯水介质及气液两相介质)下多相混输泵压力载荷分布规律进行了分析,并对其叶轮域能量转换特性进行了研究,通过以上研究得出了以下结论:(1)不同介质下多混输泵内部流动机理分析采用数值仿真的方法对不同介质工况下的多相混输泵进行研究,分别在纯水介质和气液两相介质下,分析流量和含气率对多相混输泵外特性及其过流部件内部流动特性的影响,得到了不同介质工况下的多相混输泵的外特性曲线及流场分布规律,经研究发现气液两相介质下,含气率对于小流量工况下混输泵的外特性影响要明显小于大流量工况;流量的增大和含气率的增加对于多相混输泵叶轮进口处的低压区域均有一定的改善,且随着含气率的增加,叶轮吸力面开始逐渐出现气相的聚集,在大流量工况下该气相聚集区域开始逐渐出现脱流现象。(2)不同介质下多相混输泵压力载荷分布规律通过提取叶轮叶片不同叶高处的叶片表面静压,对不同介质工况下多相混输泵进行研究,分析了叶片表面静压分布规律及压力载荷分布规律,得到了多相混输泵在不同流量和不同含气率下叶片表面静压分布曲线及压力载荷分布曲线,经研究发现在纯水介质下,随着流量的增加,多相混输泵轮毂处做功能力开始增加,轮缘处做功能力开始逐渐下降,且叶轮做功高效区域逐渐向出口移动,进口处做负功区域增加;在气液两相介质下,多相混输泵叶片工作面静压受含气率影响较小,且大流量工况下叶片背面静压受气体体积分数影响的区域要大于小流量工况下;在同一流量下,随着进口含气率的增加,多相混输泵叶轮对流体的做功能力在逐渐下降,且多相混输泵的做功高效率区开始向叶轮出口方向转移。(3)不同介质下多相混输泵叶轮域能量转换特性研究通过提取多相混输泵在纯水介质下和气液两相介质下多相混输泵叶轮轮毂及轮缘处速度参数,结合叶片式流体机械欧拉方程,对多相混输泵叶轮的能量传递性能进行了分析,经研究发现在纯水介质和气液两相介质下,叶轮叶片工作面在包角为0°~60°范围内能量传递质量较高,而在包角为60°以后能量传递质量开始变差,能量传递不稳定,而叶轮叶片背面则相反,在包角为0°~60°范围内能量传递质量较差,而在包角为60°以后能量传递性能优异,这说明多相混输泵叶轮叶片工作面与背面能量传递性能相反,且叶轮叶片工作面能量传递质量整体比叶轮叶片背面差;由于在气液两相工况下叶轮域会产生一定程度的流动分离使得其水力损失要大于纯水工况,因此在气液两相条件下多相混输泵叶轮域的能量传递性能要比纯水介质下差。