随着科学技术的进步和计算机技术的发展,离心泵内部流动机理的研究也越来越深入并逐渐走向成熟。在水力机械运行过程中,空化现象普遍存在。它不仅仅会造成流体机械能量损耗(功率,效率,流量,扬程降低),更会引起噪声和振动,甚至会造成叶轮材料的破坏,降低流体机械的使用寿命。离心泵叶轮叶片进口边背面前盖板附近的低压区是空化与空蚀最易发生的区域。本研究以M86-100型离心泵为研究对象,采用RNG k-?湍流模型,Mixture多相流模型和基于Reyleigh-Plesset方程的空化模型进行数值模拟计算。依据将高能量的液体引入至易空化区来提高叶轮空化性能的原理,提出一种缝隙射流叶轮。利用射流改善叶轮进口特性,并在此基础上提出一种缝隙脉冲射流离心泵,进一步探究缝隙脉冲射流对泵空化性能的影响。主要工作包括以下几个方面:1.通过对叶轮进行改型设计,提出了一种新型的缝隙射流叶轮。为探究不同缝隙槽尺寸对泵空化性能的影响,设计了5种不同尺寸的缝隙槽。对原型泵和5种不同尺寸的缝隙射流泵进行单相定常数值模拟,结果表明:缝隙射流使得叶轮流量增大。相比于原型泵,缝隙射流泵的扬程降低。在大多数流量工况下,来自叶轮出口流经前泵腔的泄漏流可以降低泵的效率。但是在小流量情况下,缝隙射流可有效抑制泵内强烈的二次流,提高泵的效率。2.对原型泵和5种不同尺寸的缝隙射流离心泵在单相定常数值计算结果收敛的基础上进行定常空化数值模拟后可以发现:缝隙射流弥补了叶轮进口一定的能量,提高了叶轮进口边附近以及叶片进口延伸段的压力,有效提高了泵的空化性能。3.缝隙射流工作机理:缝隙射流是利用射流来弥补叶轮进口一定能量,提高NPSHa。缝隙射流提高了叶轮进口边附近以及叶片进口延伸段的压力,有效提高了泵的空化性能。4.选取槽长为4mm×3.5mm的缝隙射流离心泵为基准,设计了两种不同脉冲频率的缝隙脉冲射流离心泵。对模型泵在清水条件下进行单相定常数值模拟计算后,得到其相应的外特性曲线,结果表明:缝隙脉冲射流离心泵与缝隙射流离心泵的水力性能十分接近,仅仅在0.4Q_d的工况下Ⅰ型缝隙射流脉冲泵有一个较大的扬程跳跃点。5.对缝隙射流泵和两种不同脉冲频率的缝隙脉冲射流离心泵在定常空化数值模拟的基础上进行非定常空化数值模拟,其结果表明:缝隙脉冲射流离心泵较缝隙射流离心泵,在额定流量工况点具有较好的空化性能。其中,Ⅱ型缝隙脉冲射流离心泵的空化性能最优。在一定程度上,缝隙脉冲射流离心泵的脉冲频率越大,泵的空化性能越好。6.脉冲射流机理:脉冲射流具有较大的速度剪切层,并且具有较高的能量传递特性。脉冲射流弥补了叶轮进口一定的能量,进一步提高了叶轮最低压力点处的压力,有效避免了空化现象的发生。