流动噪声是翼型和离心泵噪声的重要组成部分,对周围环境危害极大。仿生锯齿结构被证明可以有效降低中低频率下的流动噪声,但目前研究主要集中在翼型有限个锯齿结构参数的降噪效果方面,忽略了锯齿结构参数的降噪规律以及最优锯齿参数探寻,锯齿结构能否应用于离心泵更是缺乏研究。本文综合采用理论分析、数值计算和试验测试相结合的方法,围绕仿生锯齿尾缘结构对翼型流动特性与声学性能的影响、对仿生锯齿翼型的优化设计展开研究,并进一步将锯齿尾缘结构应用于长短叶片离心泵中。本文主要研究工作及成果如下:1.以NACA0015翼型和比转速ns=40.79的长短叶片离心泵为研究对象,运用大涡模拟方法、选用LES-Smagorinsky亚格子应力模型对翼型和离心泵流场进行计算。将翼型计算结果与Abraham消音洞试验对比,同时搭建离心泵测试系统,相对误差均在2.3%以内,验证了翼型和离心泵数值计算方法的准确性。2.对比分析了不同锯齿结构关键参数下翼型尾缘流体的流动特性、升力损失与降噪能力。研究发现,锯齿齿数主要影响迎流面与背面流体提前混合通道的数量与间距大小;随着齿数的增加,升力损失减小;齿数对低频噪声的降噪效果较为明显。锯齿高宽比主要影响迎流面与背面流体提前混合的距离以及破碎尾缘涡的能力;随着高宽比的增大,升力损失增大;较大高宽比可以消除声压级频谱的极值,使频谱更集中。锯齿钝化比主要影响齿尖流体流动与锯齿间隙;随着钝化比的增加,升力损失减小;钝化锯齿可以额外降低450-600Hz内的噪声。锯齿迎流切角主要影响横向涡流的强度以及迎流面流体混合时的流速;随着迎流切角的增大,升力损失没有改变;迎流切角可以消除高频段产生的额外噪声。3.提出了一种仿生锯齿翼型优化降噪方法,即以总声压级为优化目标、利用均匀设计法设计样本库、通过神经网络算法拟合与自适应模拟退火算法寻优,同时增加了人工监督以评价预测结果的合理性。研究结果表明,降噪效果较好的锯齿集中在齿数5-10、高宽比1.75-4、钝化比1/2以下和迎流切角25°以下。四种结构参数对降噪效果影响的顺序为:锯齿齿数＞锯齿高宽比＞锯齿迎流切角＞锯齿钝化比。寻优后总声压级较寻优前降低了0.31d B,且降噪效果主要集中在翼型尾缘附近。4.将锯齿结构应用于长短叶片离心泵中,探究了锯齿尾缘结构作用下离心泵的性能改变、降噪效果与规律。研究发现,锯齿尾缘结构会造成长短叶片离心泵扬程下降5.7%,水力效率损失0.8%。仿生锯齿尾缘可以控制叶轮出口处高速非稳定流体,降低叶片尾迹的紊乱程度,减小叶片尾迹与蜗壳隔舌处的涡量分布与大小,并对隔舌处的湍动能有着很好的抑制作用。仿生锯齿对于蜗壳隔舌处噪声的降噪效果优于出口段的远场噪声,隔舌处噪声降噪量为5.69d B。