离心泵在实际运行过程中,受各种因素影响,极易偏离其设计工况而在小流量工况下运行。运行在小流量工况下的离心泵,叶轮进口会不可避免地会出现回流现象,而且压力脉动的幅值会大大提高,产生强烈的振动和噪声,影响泵的使用寿命和稳定运行。本文对离心泵进行自循环式机匣处理,通过对两种几何结构和运行工况不同的离心泵SC100-200和IS65-250A进行数值模拟和试验研究,证实自循环式机匣处理对离心泵性能改善的有效性。所做的工作包括:（1）采用CFD方法对回流流场进行研究,并与泵试验结果对照,证实了仿真结果的可靠性。CFD研究结果表明,泵SC100-200的回流在流量Q/Qd为0.85左右出现,随着流量的减小,回流强度逐渐增大,在流量Q/Qd为0.45左右时达到了临界点,表现为回流在进液管中蔓延的距离突然明显增大。进液管内因回流产生的预旋的周向速度与回流造成的逆向的轴向速度的范围基本相同,说明回流是造成进液管中预旋的主要原因。同时发现回流的流速在叶轮进口附近最大,随着回流向上游延伸,受粘性阻力的影响,速度迅速减小。（2）对两个离心泵进行自循环式机匣处理,并揭示了机匣处理的作用机理。对离心泵进行自循环式机匣处理,即在叶轮的前盖板和进液管端壁都设置凹槽,形成U形管式的流体流道。机匣槽通过叶轮前缘将叶轮与进液管连接起来。由于叶轮在旋转过程中受叶片载荷的作用,使得叶轮中的压力远高于进液管中的压力,在此正向压差的驱动下,自循环式机匣处理具有抽吸作用,可以将叶轮中近壁面的流体抽吸到机匣槽中,并通过机匣槽进入到进液管,从而削弱了吸入段附近的边界层,使得叶片载荷得以恢复。CFD研究表明,机匣处理的抽吸作用使得叶轮入口区域的回流和熵的产生都有所减少,泵的扬程系数在小流量范围有明显提高。机匣处理还具有周向平衡作用,使得叶轮和涡壳中的压力分布更均匀,减少了叶轮通过涡舌时压力跳动,从而改善了双涡舌涡壳涡舌附近的流动。（3）利用定常CFD模拟的方法探究机匣处理桥道长度对离心泵性能的影响。CFD研究表明,机匣处理桥道长度越长,抽吸效果越好,对回流的控制效果越强。其原因是桥道长度过短,从机匣槽中流出的流体会占据主流流道,迫使主流远离壁面,减小了主流流向轮缘附近叶轮前缘的动力。（4）利用定常CFD模拟和试验的方法探究吸入段相对于叶片前缘的轴向位置对离心泵流场和性能的影响。CFD研究发现,机匣处理所带来的自循环流量与其对回流的控制效果呈正相关。当吸入段位轴向位置于叶片前缘之上时,由机匣处理所带来的自循环流量最大,对离心泵的回流改善最为明显,也使叶片载荷得以恢复,提高扬程系数。由于经注射段重新进入进液管的流体仍带有一些因叶轮旋转造成的正向预旋,从而对进液管中的流动产生干扰,造成局部损失。同时搭建了适用于本文研究的开式离心泵试验台,对IS65-250A原机（无机匣处理）和吸入段位轴向位置于叶片前缘之上的机匣处理进行试验研究,证实本研究的可靠性。（5）利用非定常CFD模拟的方法探究机匣处理对离心泵小流量工况下压力脉动的影响。将上述最优桥道长度和最佳吸入段轴向位置应用于SC100-200离心泵,并在其内部布置压力监测点,利用非定常模拟的方法分析了机匣处理对离心泵小流量工况压力脉动的影响。由于SC100-200离心泵的涡壳为双流道涡壳,每个涡舌覆盖180度圆周,这种非对称的涡壳结构使得泵在小流量工况下运行时产生了频率为fn、2fn和3fn的压力脉动信号。然后对泵进行机匣处理,由于机匣处理的周向平衡能力及其对回流的抽吸,使得叶轮内的流动情况得以改善,叶轮入口处的低频压力脉动信号减弱或消失,反应叶片做功能力的6fn压力脉动幅值有所增加,同时fn压力脉动的幅值也略有增加,这是由于机匣处理改善了涡壳内的压力分布情况,使其中一个涡壳舌的压差增大,在叶片与涡舌的相互作用中占据主导地位。得益于机匣处理的周向平衡能力,以及改善进口回流使得叶片载荷得以恢复,叶轮对轴的径向力的在周向上的分布变得更加均匀,且幅值减小。