为适应各行业流体输送的需求，离心式泵种不断进行着结构改进，在固液两相输送领域逐渐演变出一种特殊的无堵塞泵——旋流泵，由于其抗堵塞能力强、对物料破坏小、自身运行稳定，逐步应用到城市生活污水排放、工业浆料输送、农业生产养殖等多个领域。但其运行效率偏低一直为人诟病，目前对旋流泵的研究主要针对其内部工作原理，而不同的工作方式假设也带来两种不同的设计原理：开式设计和覆盖式设计。
　　本文主要通过数值模拟方法与试验研究手段相结合，首先对开式设计旋流泵内部流场进行分析，并对比进出口角不同的两款叶轮所带来的影响；其次，利用DEM-CFD数值计算方法对旋流泵输送不同颗粒的运动规律和流场特性进行分析，并通过试验验证了耦合算法的可靠性。研究目的是提高旋流泵的运行效率和通过性能，并为旋流泵的优化设计提供参考。本文的主要研究内容及取得的相应成果有：
　　（1）对开式设计的旋流泵内部流场进行模拟分析，发现开式旋流泵依靠循环流和贯通流共同工作，贯通流由叶轮离心作用产生，循环流由旋转叶片对无叶腔液体产生的摩擦带动作用以及叶轮中回流液体的惯性带动共同产生。
　　（2）结合试验结果和内流场分析，发现了开式旋流泵进口管中的回旋现象，该现象是由于叶轮流道中部分流体从叶轮前端面回流至无叶腔，在带动无叶腔中流体做环向运动促进循环流形成的同时，部分流体还回流至进口管中，造成进口管中形成贴着管壁与叶轮旋转方向一致的螺旋形回流，并在某区域与来流相混保持平衡，最终一起流入泵腔。
　　（3）基于DEM-CFD耦合算法，对开式旋流泵两种模型进行固液两相流数值模拟并对比分析。其中液相采用RNG k-ε湍流模型并运用SIMPLE算法，利用二阶迎风格式来离散N-S方程，叶轮转子域采用滑移网格处理非定常计算，固相则采用Hertz－Mindlin无滑动接触模型。分析了两种模型泵输送不同颗粒模型时，泵腔内颗粒分布规律，并在此基础上进一步探究旋流泵的输送工作机理，从而为优化此类型泵提供参考。
　　（4）在进行DEM-CFD耦合计算前，考虑到水中材料的接触参数会发生变化，因此利用高速摄影重新进行参数标定并进行虚拟验证，结果表明在水中试验时材料间的接触参数会发生变化。通过高速摄影试验也证实了模拟的进口管中颗粒运动现象与试验较为吻合，尤其是绿豆、黄豆等大密度易观察的颗粒现象，证明了DEM-CFD数值模拟研究具有一定的可靠性。
　　（5）通过两种模型泵输送固相颗粒的模拟结果发现了部分开式旋流泵输送固相的规律，受泵内循环流和贯通流影响程度的不同，泵内主要存在着三种不同的颗粒输送方式，第一种为颗粒随贯通流经由叶轮进入蜗壳，第二种为受循环流影响经由无叶腔直接甩入蜗壳，第三种为颗粒从叶轮前端面区域进入叶轮，再经叶轮进入蜗壳。
　　（6）在上述旋流泵固液两相流计算分析的基础上，对比了两种模型泵输送颗粒时的泵腔内固相分布情况，再结合输送不同颗粒时的情况，初步得出开式设计旋流泵的颗粒输送方式及优化方向。