本文工作得到了江苏省高校科研成果产业化推进项目（编号JHB2011-37）和江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(编号CXLX12_0644)的资助。高温熔盐泵是许多化工流程中的关键设备，主要被用于输送熔融离子膜烧碱、硝酸盐、亚硝酸盐等。熔盐泵内介质的温度一般较高，最高可达550℃甚至更高，因此，除过流部件需要特殊材料之外，泵的结构也成为了影响泵甚至是整个系统运行稳定性的关键。高温熔盐泵运行时叶轮浸没在高温熔融盐中，介质的热量沿泵轴向上传递。由于一般单级离心泵的整体结构周向不对称所引起的不均匀热变形可能导致泵的上轴承与轴抱死。另外，高温熔盐泵叶轮与转轴的支撑点距离较远，偏工况时泵内流体的不均匀流动会造成叶轮所受径向力的增大，故而引起泵轴挠度增大、轴承磨损、泵体振动等现象，严重时会出现叶轮与蜗壳摩擦、泵轴与轴承卡死等故障，影响泵的正常运行。除此之外，需要冷却装置及时将传递到上轴承的热量带走，以确保上轴承正常运转。　　高温熔盐泵的结构和普通离心泵不同，而且正常运行时，泵体浸没在高温熔融盐中，工作环境比较恶劣。高温熔盐泵的外特性参数可以通过实验测得，但由于特殊的结构及工作环境，很难单纯使用实验的方法探究泵内流动特性以及测量由于流体的流动而作用在叶轮及泵体上的径向力。另外，轴承冷却系统结构复杂，实验方法无法全面地揭示流动与换热本质。国内外期刊中关于运用实验方法解决上述问题的报导也较少，而使用数值模拟方法可以探索泵内流动规律、叶轮和蜗壳的受力特性以及对轴承冷却装置的换热过程进行分析。　　本文以300RY-72型单蜗壳单出液管结构熔盐泵和双蜗壳双出液管结构熔盐泵为计算模型，应用ANSYS-CFX软件对两泵内部流动特性和受力情况在不同流量条件下进行定常和非定常数值模拟，并探讨压力脉动与泵振动之间的关联。另外，本文对高温熔盐泵上轴承风冷却装置进行改进，应用Workbench软件对冷却装置模型的换热性能进行分析。本文主要研究内容及结论如下:　　1.单-双蜗壳熔盐泵定常性能对比　　主要内容:使用ANSYS-CFX软件，采用标准k-ε湍流模型对单-双蜗壳泵全流道内流场进行定常数值模拟，获得了两泵外特性曲线，对比了不同工况下，两泵叶轮及蜗壳所受径向力的大小，并对两泵出口断面的流动特性进行了分析。　　主要结论:通过对比试验和模拟的外特性参数，验证了数值模拟的可行性;设计工况时，单蜗壳泵的效率比双蜗壳泵的效率高2.1％，但单蜗壳泵的高效区比双蜗壳泵窄;设计工况时，两泵所受径向力均较小，偏工况时单蜗壳泵所受径向力增加明显，双蜗壳泵能较好的平衡径向力，尤其是在大流量时;双蜗壳泵的出口湍动能比单蜗壳泵的出口湍动能小，能量耗散相对较小。　　2.单-双蜗壳熔盐泵非定常性能对比　　主要内容:使用ANSYS-CFX软件，采用大涡模型对单-双蜗壳泵全流道内的非定常流动进行了大涡模拟计算，获得了在一个周期内两泵内静压强分布规律。根据泵体结构的特点，在相应的位置设置监测点，通过数值计算获得了监测点的脉动时域图和脉动频域图。分析了叶轮与隔舌的动静干涉引起的非定常流动特性。研究了两泵叶轮及蜗壳所受径向力随时间的变化规律，并对比了两泵的受力特性。　　主要结论:非定常模拟可以揭示泵内叶轮与蜗壳的动静匹配而引起的非定常流动特性;单蜗壳内测点的压力脉动幅值在设计工况时最小，偏工况时增大，双蜗壳内测点的压力脉动幅值较单蜗壳泵的数值小，且随流量增大而减小;两泵蜗壳螺旋段压力脉动主要由168.7 Hz频率引起;设计工况时，两泵受力均较小，偏工况时单蜗壳泵受力增大显著，双蜗壳泵在大流量时更易平衡径向力;获得了引起单-双蜗壳泵流体激励力的主要频率为168.7 Hz和337.4 Hz，因此在泵结构设计中，泵体自振频率要远离168.7 Hz及其倍频。　　3.上轴承风冷却系统性能研究　　主要内容:使用Workbench软件对风冷却装置内的流动与传热进行了模拟，获得了冷却装置内流动热性以及压力和温度的分布;研究了轴承冷却装置进口流速与轴承冷却效果的关系，确定出可使轴承正常运转温度低于80℃时的临界流速;利用耦合换热方法，求解了冷却装置内存在的热应力和热膨胀变形。　　主要结论:当进口流速为1m/s时，模拟得到轴承的最高温度是320.32 K，与泵实际运行时监测的轴承温度一致，整个冷却装置的换热量为815.76 W，换热主要集中在湍流强度较高的区域;进一步改善流动死区以及湍流强度较低的区域内的流动可以提高换热效率;当进口流速小于0.25 m/s时，轴承将不能被冷却到80℃以下，轴承寿命将缩短;冷却装置内产生热变形较小，最大热应力值为54.891 MPa，发生在叶轮后盖板与叶片连接处。经校核，冷却装置满足刚度、强度要求。