贯流泵是南水北调东线工程中低扬程、大流量泵站的优选泵型,特别是适用于大型泵站的灯泡贯流泵型式,成为近年来南水北调泵装置研究的热点。目前对于不同型式灯泡贯流泵装置进行全流道数值模拟和针对灯泡贯流泵的过流部件单独进行模拟分析的研究相对较少。本文采用数值模拟、模型试验和流场测试的方法对不同型式的灯泡贯流泵装置进行了全面的研究,主要有以下几个方面:对不同紊流模型及其应用范围进行了比较,针对贯流泵内部流动的特点,确定其内部流动模拟采用考虑分离流动和涡旋效应的RNG k-ε紊流模型对贯流泵内部流动进行数值模拟。分析了不同工况下后置灯泡贯流泵装置和前置灯泡贯流泵装置内的流动状况,并计算了两者的外特性,性能曲线比较结果表明:本文所研究的前、后置灯泡贯流泵装置的高效点出现在同一个流量点,后置的装置效率比前置高一个百分点左右,但在非设计工况两者的效率最大相差达5%左右,且后置灯泡贯流泵装置的高效区要比前置灯泡贯流泵装置的高效区宽。通过计算后置灯泡贯流泵装置各部分的水力损失,发现导叶体和灯泡段在水力损失中所占的比重比较大,针对这一情况重点研究了导叶的设计参数、进人孔和灯泡体形状以及灯泡体支撑形式对装置性能的影响,采用CFD技术对导叶和灯泡段过流部件进行了优化。结果表明:导叶设计中的主要几何参数如导叶体长度、导叶轮毂单边扩散角以及导叶体内水流当量扩散角等都对装置性能有影响,要根据实际情况合理选择其参数值;对于确定叶片形状和基本尺寸的导叶体,其叶片稠密度会影响整个泵装置的水力性能。叶片数过少,稠密度过小就会影响导叶回收环量的效果;而导叶数过多,稠密度过大会增大摩擦损失和排挤系数从而影响整个装置的效率,所以在设计导叶时要认真考虑与叶轮叶片数匹配的导叶叶片数;根据流线型物体的水力阻力最小这一规律,将有可能的地方(如灯泡体尾部、进人孔和灯泡体支撑等)均改为流线型,选用优良的流线型面可以将脱离点推向物体后缘,甚至完全避免脱离现象的发生。对配有“S”翼型叶轮的双向灯泡贯流泵装置内流场进行了分析,叶轮正、反向运行时,其叶片表面的压力分布相似,说明双向叶轮具有相同的正、反向性能。但是加上了其他过流部件组成泵装置后,由于进、出水结构不对称,而使得双向贯流泵装置的正、反向性能有差别。本文主要研究了轴承支撑件对这种双向灯泡贯流泵装置性能的影响,结果表明:轴承支撑件的布置位置对装置正、反向运行的性能有一定的影响。正向运行工况,轴承支撑件与灯泡体在叶轮两侧的方案其装置效率高于轴承支撑件与灯泡体在叶轮同侧的方案;反向运行时,则是同侧方案的效率要略高于两侧方案的效率;两种方案的正向运行的效率均高于反向运行的效率。采用三维LDV技术首次对灯泡贯流泵装置叶轮出口和导叶体内的流场进行了测量研究,获得了叶轮出口断面和导叶体内周向速度、轴向速度和径向速度的分布规律,并将测试结果对数值计算结果进行了验证,两者的周向速度和轴向速度分布比较接近,径向速度的偏差比较大,分析了产生的原因。测试结果可以为贯流泵水力模型的设计研究提供参考依据。