高速小比转数离心泵是一种特种流体机械,广泛运用于航空航天领域中,该离心泵除了需要满足其正常水力特性外,还需要保证小体积、重量轻、结构简单、运行平稳及具有良好的轴向力平衡能力,同时要满足结构强度和振动特性达到要求,为了提高高速小比转数离心泵的水力特性,同时具备上述优点。本文首先介绍了高速小比转数离心泵国内外研究现状,对其离心泵结构的不足之处进行总结,结合离心泵的特殊使用环境和设计要求,借鉴国内外现有结构优点,提出一种转子槽形结构离心泵作为研究对象,主要内容如下:在高速小比转数离心泵电机转子上引入螺旋擦结构,基于CFturbo及Solidworks绘制了转子槽形结构离心泵的三维实体模型图和全流道流体域模型;针对离心泵全流场进行网格划分以及数值模拟,将离心泵外特性数值结果和实验结果进行对比;基于稳态特性分析获得了两种不同结构离心泵全流场内部静压、流速、湍动能在不同工况下的分布特点;同时分析离心泵的空化余量及空化下的内部静压。实验和仿真结果表明转子槽形结构的离心泵与传统离心泵相比,出口压力、扬程、效率分别提升了约7.89%、7.53%、11.1%。基于瞬态特性分析转子槽形结构离心泵在不同工况下的压力脉动特性,对各监测点压力脉动进行时域和频域分析,结果表明叶频附近的压力脉动幅值最高,在6倍频处叶轮叶片压力脉动幅值有较小提升,其中隔舌处的压力脉动较高,但泵内部流道运行平稳、可靠;基于ANSYS Workbench流固耦合特性分析叶轮与转子在额定工况下所受应力、应变并在四种预应力下进行模态分析,结果表明叶轮与转子结构强度符合要求,一阶固有频率已经超过叶轮主频183Hz的十倍,叶轮与转子系统发生振动的幅度较低,满足离心泵的正常工作要求。该论文有图62幅,表7个,参考文献68篇。