潜水排污泵是电动机与水泵合一的排污设备,在防洪排涝、城市排污等领域都有广泛的应用。传统潜水排污泵在高扬程、远距离排放场合,长期以来一直以多级泵或多级泵站来解决,但泵站建站成本较高,使用维护不便,而且在排涝过程中,通常还需要潜水排污泵有一定的污物通过能力,这样更增加了远距离(高扬程)输送的难度。　　 为实现潜水排污泵高效率、高扬程、无过载性能及高通过能力的统一,借鉴以往低比转速潜水排污泵设计的研究成果,在国家“863”计划、江苏高等学校优秀科技创新团队计划项目的资助下,本文基于CFD多方案优化设计的高扬程无过载潜水排污泵,经试验验证达到设计要求,同时对新型三通道式潜水排污泵的内部流动稳定性做了初步探讨,本文的主要研究内容和取得的主要研究成果有:　　 1.简要总结了低比转速无过载潜水排污泵的研究现状。　　 2.本文对WQS150-48-45型低比转速潜水排污泵采用不同设计方法,经优化得出3组方案。应用Pro／E软件建模,结合Fluent软件对3组方案进行了多工况内部流场分析和性能预测,并与外特性试验结果对比。研究结果表明:　　 (1)优化设计方案1综合考虑叶片出口角和包角的变化,经分析定常数值计算的静压分布、相对速度分布、湍动能分布和外特性预测曲线,得到出口角对效率的影响较大,当出口角β2为20°时效率最高。通过试验验证,扬程、效率均达到设计要求,但无过载性能较差。　　 (2)依据无过载理论设计的方案2,通过分析定常数值计算结果,采用小出口角、多圆柱叶片来控制流道内流动,提高扬程。经试验验证,扬程、效率均达到设计要求,且有较好的无过载特性,但抗缠绕能力较差。　　 (3)突破传统潜水排污泵叶轮设计方法的方案3,通过极端加厚叶片来控制流动的新型通道式叶轮达到了设计要求,颗粒通过性能更好。　　 3.采用滑移网格技术,通过非定常计算分析不同蜗壳基圆直径的通道式潜水排污泵的静压分布、压力脉动时域和频域,表明叶轮扫过蜗壳隔舌的一个周期内,隔舌附近的压力脉动剧烈,且当叶轮出口正对蜗壳隔舌处时,隔舌附近静压梯度陡增；蜗壳流道内离隔舌位置越近处,静压波动越剧烈；小流量工况下,动静干涉作用对其隔舌附近压力脉动的影响较小。新型通道式潜水排污泵蜗壳的设计与一般蜗壳应有所区别,应合理适当增大基圆直径D3,便于大颗粒和长纤维顺利通过。基圆直径过小,与叶轮外径间隙过小,会导致流动状态恶化；基圆直径过大,对流动的影响不大,但增加制造运行成本。　　 4.通过对比优选方案3的定常计算、非定常计算外特性预测值和试验值,得出结论:在本设计中定常、非定常计算预测的外特性曲线与试验曲线变化趋势一致,但存在不同程度的偏差,非定常计算的偏差较小。主要因为是采用非全流场计算,机械效率与容积效率均为估算值,本身存在一定误差。非定常计算成本较高,在优化设计时采用定常计算即可,非定常计算能更好地反映泵内部流动。　　 综合内部流动分析和外特性试验,突破传统离心泵设计方法的新型通道式叶轮高效区范围更宽,扬程曲线陡降,无过载性能较好,可为高效无过载潜水排污泵的进一步优化设计提供参考依据。