潜水排污泵是重要的污水提升和输送装备,被广泛应用于污水处理、城市排涝、水下清淤等工程中。潜水排污泵的效率与通过能力是决定泵能耗和运行稳定性的两个关键因素。叶轮是潜水排污泵的核心部件,目前在流道式叶轮的研究中开展了一些研究工作,但叶片式叶轮的研究报道较少。从结构和水力因素考虑,双叶片叶轮既能保证叶轮运行的平衡,又能实现较高的泵效率和较强的通过能力,所以具有显著的研究与应用价值。本文的主要研究工作及结论如下:(1)分析了双流道和双叶片污水泵的水力设计方法及理论依据,结合工程经验,针对系数法设计过程中关键过流部件几何参数计算时的系数选取原则,建立了水力设计方案。以保证泵水力效率和通过能力为前提,建立了叶轮轴面投影图几何参数计算方法;确定了基圆直径、隔舌安放角等压水室关键参数的选取原则,重点分析了压水室出口扩散段长度的取值依据,补充了潜水排污泵在该方面的设计内容。(2)基于求解雷诺平均的Navier-Stokes方程,对双流道泵和双叶片泵进行了内部流动的三维数值模拟,综合考虑设计流量、小流量和大流量工况下的泵内流动特征;将两种结构的叶轮对应的流动特征进行了比较。输送介质在两泵流道内均经历了能量提高的过程。双流道泵叶轮进口存在着特征明显的大尺度旋涡;双叶片叶轮流道内的流动参数分布有序性更强,叶片对介质做功更充分。两泵的压水室均存在着流动扩散的问题。(3)分别设计并加工了配备双流道叶轮和双叶片叶轮的样机。对样机的主要零部件进行了强度校核,并对结构设计的主要环节进行了分析。综合考虑了潜水排污泵的运行特点,并对电机和泵部件的加工过程提出了建议。获得了关键部件所受的轴向力和径向力,对选定材质和结构的轴、叶轮和泵体进行强度计算的结果表明这些部件满足强度要求。(4)对样机进行了外特性试验,全面测试了样机在全扬程范围内的性能。测试获得的泵扬程和泵效率与模拟结果的变化趋势一致,但量值相对较低。对于两台泵,流量—扬程曲线均无驼峰,功率曲线较为平坦,在整个流量范围内均未出现超功率现象,证实了两泵设计的有效性。相比较,双叶片叶轮泵的效率高于双流道叶轮泵。通过本文的研究工作,形成了有效的双流道和双叶片污水泵的设计方案,并对两泵进行了系统性的水力部件设计、流场模拟、结构设计、强度校核和性能试验研究。基于研究结果,对两种叶轮的特征进行了多角度的比较,对两种叶轮型式的优缺点进行了分析,研究结论为污水泵水力部件的设计和结构型式的选择提供了有力的参照。