随着全球经济和航运业的飞速发展,船舶运行时的安全性逐渐被人们重视,其中船用设备尤其是离心泵的正常运行是保证船舶安全性的一个关键因素。本文通过对船用离心泵常见的三种故障下的运行特性进行分析研究,为离心泵的故障监测和故障诊断提供参考依据。本文的主要研究工作如下:首先对离心泵在偏流量故障下的运行特性进行分析,发现在设计工况下的离心泵流场压力、速度以及湍动能分布均匀,压力脉动呈周期性变化,其压力脉动的频率为f _n及其倍频,叶轮径向力较小且分布在原点周围,此时离心泵效率达到最大值。当偏离设计工况时,泵内流场分布变得不再均匀,割舌两侧压力差与速度差相应增大,压力脉动明显变大,在小流量工况下割舌处还会出现强烈的低频脉动。叶轮径向力在偏流量故障下明显增大且分布偏离原点周围。然后建立离心泵叶片折损故障模型,对其进行运行特性分析,发现叶片折损故障主要造成离心泵性能参数下降,折损叶片相邻流道压力和速度分布不均匀以及蜗壳区域压力和速度降低。在叶片折损状态下,压力脉动仍呈现出周期性变化,但是在一个周期内,各监测点只波动五次。折损叶片及其相邻叶片处的压力波动较为剧烈,而远离折损叶片处的叶片压力脉动基本无影响。各点均出现了不同程度的低频脉动。对于蜗壳、割舌以及离心泵出口处来说,压力脉动主频向低频处转移。叶轮径向力有所增加,且径向力不再具有周期性。最后基于多相流理论对离心泵在设计工况下的空化现象进行数值仿真,发现当NPSH_a>NPSH_c时,离心泵的扬程会保持稳定,叶轮流场压力分布均匀,低压区和空泡分布范围较小,泵内监测点的压力脉动主频为f _n。当NPSH_a=NPSH_c时,泵内空化会造成扬程的小幅度下降,叶轮流场低压区范围和空泡分布向叶轮出口位置扩大。当NPSH_a<NPSH_c时,泵内空化程度迅速恶化,造成离心泵性能大幅度下降,泵内低压区和空泡分布扩大至整个叶片,各点均出现较强的低频压力脉动,出口处的压力脉动主频向低频转移,割舌处的主频幅值有较大幅度的增加。在三种空化状态下,叶轮径向力均呈周期性波动,空化故障会使得叶轮径向力小幅度增加且偏离原点周围,也会使径向力频域的主频幅值加大。