节约能源是社会进步的必经之路。在流程工业中,经常会有大量高压,一定量的液体尚未完全回收和利用,而泵反转作透平是主要回收这种能量的方式。但一种泵目前最多只有30个规格,还不能满足工业流程选择液力透平的需要,为此,可以通过切割叶轮外径来满足液力透平选择的需要。另外,泵反转作透平一般选用中、低比转速的泵,所以研究选用中、低比转速泵反转作液力透平。本课题首先分别选取了4台中比转速和4台低比转速离心泵反转作液力透平,中比转速泵比转速分别为84.5、92.8、125.3和129.3,低比转速泵比转速分别为33、47、69和78,然后在不改变其他几何尺寸的基础上,分别对8台泵作透平的叶轮外径进行不同程度的切割,其中中比转速泵作透平切割率依次为3%、6%、9%和12%,而低比转速泵作透平切割率依次为3%、6%、9%。利用FLUENT软件对这8台透平模型在叶轮原型、不同切割率下分别进行数值模拟,可得到以下结论:1.切割中、低比转速叶轮对泵作透平的性能影响有:对于各台中、低比转速泵作透平及其在不同切割率的透平模型都有,随着流量的增加效率先增加后减小,压头和轴功率随流量的增加而增加;且随着切割率的增加,各台透平最优效率点的流量点一直向小流量点偏移,最优效率点的压头和轴功率逐渐减小,但随着切割率的增加不同比转速泵作透平最优效率点的流量、轴功率和压头减少量各不相同。2.为了扩大中比转速、低比转速泵作透平的使用范围,通过对比各台中、低比转速泵与泵作透平在不同切割率分别对应的最优效率点的流量比、压头比和轴功率比的变化规律可得,对于每台中、低比转速泵与泵作透平,随着切割率的增加,泵与泵作透平最优效率点的流量比、压头比和轴功率比逐渐降低,且随着切割率的增加,不同比转速泵与泵作透平最优效率点流量比、压头比和轴功率比减少量各不相同。其中,中比转速泵与泵作透平,切割率在0%~9%之间,各台泵与泵作透平最优效率点流量比、压头比和轴功率比减少量较小,切割率为12%时,减少量很大,而低比转速泵与泵作透平,切割率在0%~6%之间,各台泵与泵作透平最优效率点流量比、压头比和轴功率比减少量较小,切割率为9%时,减少量很大。3.各台中、低比转速叶轮切割对泵作透平水力损失规律有,随着切割率的增加,总水力损失增加,叶轮、蜗壳等过流部件的水力损失也增大,且叶轮随切割率的增加水力损失量最大,而尾水管随切割率的增加变化不明显。4.从各台中、低比转速泵作透平的中间截面速度流线图和湍动能云图可知,无论是中比转速还是低比转速泵作透平,随着切割率的增加,其叶轮进口处的回流越大,蜗壳与叶轮间隙处的损耗越大。本课题还分别依欧拉公式、透平叶轮进出口速度三角形在假设叶轮切割前后其叶轮进口面积不变的基础上得到了中比转速透平叶轮的切割定律,和根据欧拉公式、透平叶轮进出口速度三角形在假设叶轮切割前后其叶轮进口角、进口宽度不变的基础上得到了低比转速泵作透平叶轮的切割定律,并通过对比数值模拟结果和切割定律的结果发现:1.对于中比转速泵作透平,切割率在3%~9%之间时,两者之间的误差很小,而切割率为12%时,误差较大,说明此切割率已不能应用在透平叶轮的切割定律;另当切割率为9%时,各台透平的效率下降均在5%之内,因此透平叶轮切割定律的最大切割率9%。2.对于低比转速泵作透平,切割率在3%~6%之间,两者之间的误差很小,而切割率为9%时,误差较大,说明符合透平叶轮切割定律的最大切割率为6%。