本课题系国家高新技术研究发展(863计划)项目“变量喷洒低能耗轻小型灌溉机组”(编号：2006AA100211)部分内容。　　 自吸喷灌泵是节水喷灌系统的重要设备。外混式自吸喷灌泵因其运行可靠，自吸时间短，受广大用户欢迎。但外混式自吸喷灌泵大多数不使用回流阀，效率低；有些即使使用回流阀，也存在关闭不严等问题，同样影响效率。本文从回流阀对外混式自吸喷灌泵效率的影响出发，设计了外混式自吸喷灌泵水力模型，通过CFD数值模拟、理论分析和试验研究等方法，对回流阀进行深入的研究，提出了回流阀的优化设计方案。本文主要研究工作和研究成果如下：　　 1.外混式自吸喷灌泵的水力设计。以一元理论为基础，对外混式自吸喷灌泵叶轮、蜗壳、回流孔、储液室、气液分离室等进行水力设计。并进行样机的试验研究。　　 2.外混式自吸喷灌泵数值模拟。运用FLUENT软件对回流孔未完全关闭(模型1)和回流孔完全关闭(模型2)两种模型进行三维定常和非定常数值模拟。模拟结果揭示了外混式自吸喷灌泵内受叶轮.蜗壳动静干涉引起的非定常流动特性。蜗壳1-8断面和回流阀附近共26个监测点的压力脉动形式基本一致。第5断面回流孔处和回流阀附近监测点压力脉动峰值与静压均值的偏差最小，偏差值为1.3％～2.5％。从压力脉动影响回流阀稳定性的方面来考虑，应将回流孔布置在从隔舌起沿叶轮旋转方向200°～220°之间。　　 3.压力脉动试验。采用压力传感器与虚拟仪器(LabVIEW)测量了外混式自吸喷灌泵第3、5(回流孔所处位置)、7断面处的压力变化规律以及泵自吸启动过程中的压力变化。试验结果表明了，三个断面的压力变化趋势与模拟结果相一致，且第5断面回流孔处压力脉动峰值与静压均值的偏差最小，偏差值为4％。结合非定常模拟结果和压力脉动试验结果，表明了将回流孔设置在第5断面处是正确的。　　 4.碗式回流阀力学分析。通过理论和试验相结合的方法，分析了外混式自吸喷灌泵在自吸过程和正常运行时碗式回流阀的受力情况，提出了碗式回流阀的受力计算公式。运用ANSYS软件对碗式回流阀进行了有限元计算，得到了外混式自吸喷灌泵在自吸过程和正常运行时碗式回流阀的位移变化及应力分布。有限元计算结果表明了，泵自吸时，该碗式回流阀变形较小，不会关闭回流孔；泵正常运行时，该碗式回流阀轴向位移为13.582mm，已经自动关闭回流孔。　　 5.外混式自吸喷灌泵水力模型试验。在自动堵回流孔和人工堵回流孔两种情况下对65ZB-40C型自吸喷灌泵进行了水力性能试验。试验结果表明两种情况下交点处的效率差仅为0.95％。由此可判断该碗式回流阀密封效果较好，与有限元分析结果相一致。在有限元分析和试验研究的基础上，提出了该碗式回流阀的优化设计方案。