煤炭是我国的重要能源,但在煤矿开采过程中常有涌水渗出,严重时危害生命财产安全,因此采用大型矿用排水泵排出涌水对于维护煤矿安全生产具有至关重要的作用。鉴于矿用排水泵通常在大流量区域工作,易过载而引发事故,因此研究矿用泵无过载特性,不仅有利于煤矿生产安全,而且有利于煤矿节能减排。本文受“十二五”国家科技支撑计划资助,以中比转速矿用泵D82-19-2为研究对象,通过进行模型泵试验和数值计算、正交试验以及优化设计计算公式的推导等工作,对中比转速无过载离心泵进行了较深入地研究,揭示了该泵主要几何参数对其无过载特性的影响规律;经综合对比分析,提出了大型中比转速矿用泵无过载优化方案,完成了原型泵水力设计、仿真计算与数值分析。具体研究内容如下:1.模型泵性能预测和试验验证采用凡方水力设计软件建立模型,利用软件Fluent对模型泵进行数值仿真计算和试验,得到了模型泵的性能;数值计算结果与试验结果基本一致,验证了数值计算方法的可靠性。2.揭示几何参数对中比转速离心泵无过载性能的影响规律,得到了正交优化方案选取模型泵主要几何参数β2、D2、z、b2、Dj、Ft、φ,按照正交试验设计方法确定试验方案L18(37),建立模型进行数值计算分析,获得了各几何参数对中比转速离心泵无过载性能的影响规律,并根据分析结果提出了正交优化方案。3.研究并提出中比转速无过载离心泵叶轮优化设计公式,并进行了实例计算与验证根据无过载理论,结合经典中高比转速无过载离心泵的设计计算公式,分析推导出中比转速无过载离心泵叶轮的优化设计计算公式;经实例计算,验证了优化公式的准确性,并按优化公式得到了新的设计方案。4.提出了大型中比转速矿用泵无过载最终优化方案,完成了原型泵水力设计、数值仿真计算与分析。通过对模型泵原始方案、正交优化方案、优化公式设计方案进行综合对比分析,提出了大型中比转速矿用泵无过载最终优化方案;再根据相似理论,在换算出原型泵几何参数的基础上,完成了原型泵水力设计;最后建立模型并进行数值仿真计算,表明:原型泵水力性能达到设计要求。