近两年中国许多城市都在兴建防洪排涝泵站,特别是在南方地区,大型潜水轴流泵的需求量特别多,潜水轴流泵的耗电量巨大。我国近年来一直强调环境治理和节能减排,而且国家也出台了关于污水污物潜水电泵的能效限定值和节能评价值的标准,鉴于潜水轴流泵的用量越来越大以及国家对能效的要求越来越高,故提高潜水轴流泵的效率已经势在必行,本文的目的是通过研究轴流泵叶轮水力模型,提高其水力效率,从而达到为国家节能减排的目的。本文的研究方法是结合“六西格玛理论”的相关方法,并将理论与潜水轴流泵的优化设计相结合,在水力模型的优化设计阶段运用了其中的响应曲面试验设计、拟合回归分析、望大优化设计等方法,并借用Minitab分析软件对CFD模拟计算结果进行优化分析,从而找到优化水力模型的参数设置。在性能分析方面,借助于CFD技术对每个叶轮方案进行扬程和效率的模拟计算,并根据模拟计算的结果利用Minitab软件找出效率的大小与进口冲角及叶栅稠密度之间的关系。在轴流泵叶片设计时采用了最新的流线法进行设计,并按照从轮缘到轮毂线性修正环量分布规律的方法进行水力设计。本文的主要研究内容和取得的主要创造性成果有:1.基于六西格玛理论和方法,借助轴流泵叶轮设计流程图来确定影响轴流泵效率的关键因素并确定了效率提升的目标。2.采用响应曲面设计方法对叶栅稠密度和进口冲角进行交叉组合分析,找出达到最高效率的取值,通过Minitab软件进行拟合回归分析并进行“目标望大”优化,结论是叶栅稠密度取大值同时进口冲角取小值可以提高叶轮的水力效率。3.根据试验设计得到的结论重新设计一个优化的水力模型,对该结论进行验证,采用CFD分析优化模型的水力效率,得到的水力效率值是93.59%,是所有方案中的最高值,证明结论是正确的、有效的。4.对整泵进行结构设计,并对进水喇叭口、叶轮、导叶及进出口延长段进行整体分析,分别做定常分析和非定常分析,得到的结论是:在额定流量下,扬程和效率满足设计要求;叶轮流道中的流态平顺;叶轮进出口的压力脉动呈现较好的周期性;压力脉动的频率与叶轮叶片的通过频率一致。综合以上结论,该设计满足要求,可以用于生产加工。5.经过做样机进行性能试验,优化设计之后的350ZQ-125型潜水轴流泵的效率值在额定点附近达到了69.7%,比原泵提高了6.6个百分点,达到了预期的目标;流量和扬程略高于预期的目标,该模型的研究是成功的。