水环真空泵具有抽送流量大、运行平稳、使用简单等优点,被普遍应用于化工、采矿、医药、石油、电力、食品以及废水废气处理等各行业中。水环真空泵在操作使用过程中,由于其内部为非定常的气液两相流动且存在复杂的漩涡和回流,利用现有的流体理论分析无法准确描述内部流动;另外,水环真空泵能量传递需要经过水这一中间介质,导致水力损失加大,效率降低。长期以来对于如何提高水环真空泵的工作效率和性能,各国学者对此也做了深入详细的研究,其中对泵的结构特点和参数改变的研究居多,比如叶轮叶片的前弯角、吸排气口的形状和位置及叶轮的轮毂比和叶片数等。对于壳体型线对水环真空泵性能的影响,国内外对这方面的分析研究很少。本文在大型水环真空泵2BEA-703型的基础上,通过优化该型号泵的壳体型线,以达到优化水环真空泵性能、提高效率的目的。主要工作内容和研究成果如下:1.通过直接自由曲面变形（DFFD）方法对水环真空泵壳体型线进行参数化控制。阐述了DFFD方法的数学原理和优缺点,并根据水环真空泵试验方案,通过构建控制框架并与壳体型线建立映射关系等操作步骤,实现初始壳体型线准确的变形控制。2.利用VOF模型模拟了水环真空泵内部气液两相流动,通过分析叶轮和泵腔内部的相态分布、压力分布以及固定截面的流线分布规律,验证了数值分析的可靠性;根据仿真结果,准确地捕捉泵内气液分界面,揭示了气液两相流流动规律,并结合理论推导,形成了水环真空泵效率估算方法。3.建立了水环真空泵壳体型线响应面优化模型。根据Box-behnken设计提供的设计方案,对直接自由曲面变形方法得到的不同参数组合下的水环真空泵壳体型线进行响应面优化设计;采用VOF两相流模型对水环真空泵内部气液两相流动进行CFD计算,根据计算结果最终得到吸气量的响应面模型。4.大型水环真空泵壳体型线的响应面优化分析结果表明:当壳体型线上处于吸气区始端和中端点的半径增大时,水环真空泵的吸气量和效率呈现增大趋势,在吸气区末端则呈现减小的趋势;在排气区,当壳体型线上处于排气区始端点的半径增大时,水环真空泵的吸气量和效率也呈现增大趋势,在排气区中端则呈现减小的趋势。综合作用的影响下,排气区末端对泵效率的影响极小,但也呈现出随壳体型线上排气区末端点的半径增大而增大的变化趋势。