低比转速离心泵广泛用于发电厂、石油、化工、城市供水、农业排灌等行业。这类低比转速离心泵普遍存在着效率低,运行稳定性差、在大流量区域易产生过载等问题。在火电厂和核电厂供油系统中主油泵是典型的低比转速双吸离心泵。主油泵作为汽轮机组供油系统的动力源和核心设备,其性能对汽轮机组的安全运行有非常大的影响。随着汽轮机组单机容量的不断增加和结构尺寸的巨型化,对汽轮机组的油系统的适应性和可靠性要求越来越高,也相应地对主油泵的设计提出了更大的挑战。为了满足大型汽轮机机组油系统需要,这类主油泵工作参数不仅要求升压比高达15～20倍,而且要求流量大和对变工况的适应性强。不仅要求主油泵具有较高的流体动力效率,性能曲线较为平坦,而且具有较好的空化性能。为达到工作参数要求,一般必须采用超低比转速(常低于40)的单级双吸离心泵,其工作参数要求和高性能参数要求往往产生矛盾,如何合理解决和协调是这类泵流体动力设计中的关键问题。传统以模型试验为主的研究开发方式已很难满足这些要求,非常有必要探索基于性能预测的优化设计方法来解决这类低比转速双吸油泵研究开发。另外一方面,由于大量已在运行的低比转速离心泵普遍存在着效率低等问题,如一些300MW及以下机组配套的主油泵现在也极需要进行改造和改型设计。为了解决改型设计问题并降低改造成本,采用基于性能预测的改型设计方法是有效的途径之一。本文根据工程实际需要,以提高效率和运行稳定性为优化目标,研究适合低比转速双吸离心泵的优化设计方法。结合国内某300MW汽轮发电机组油系统的主油泵改型设计要求来探索基于性能预测的低比转速双吸离心泵流体动力优化设计方法。首先对300MW机组的主油泵进行全流道三维流场数值模拟和性能预测验证,分析其存在的问题。再对引进的600MW汽轮发电机组配套的主油泵的进行数值模拟分析,研究分析其流道设计思想,并以该主油泵的叶轮流道形状作为参考,根据300MW机组的主油泵的工作参数要求制定初步的改型设计的方案。然后,通过“数值模拟试验——修改设计流道几何参数和形状”的多次循环,直至获得满足工作参数和性能的流道,而最终实现对其流道改型和优化设计。将基于全流道数值模拟及性能预测方法应用于双吸主油泵过流部件的改型及优化设计中,通过数值试验取代高成本的模型试验。本文的方法已成功用于实际工程,解决了某300MW机组的主油泵流道改型设计。不仅提高了流体动力性能,而且缩短研制周期和降低开发成本。本文的课题同国内大型汽轮机制造厂合作,将基于全流道数值模拟及性能预测方法应用于双吸主油泵过流部件的流体动力优化设计,在设计过程中考虑整个运行范围内如何提高这类低比速双吸主油泵的效率和运行的稳定性。并已将研究成果用于大型汽轮机组配套的主油泵国产化和国内自主创新研究开发中。无论对我国发电设备制造业的自主创新,还是对这类离心泵的设计理论和方法的发展都有重要意义。