离心泵作为流体输送系统的关键动力设备,广泛应用于各种工业和国防领域,泵的安全稳定运行是系统正常工作的重要保障。但泵内不稳定流动导致的振动将严重影响离心泵的安全稳定运行。改变离心泵叶片尾缘形状是减弱离心泵流体激振的有效手段之一,可以有效改善叶片尾缘与蜗壳之间的不稳定流动。本文通过改变叶片尾缘切削角度来改善离心泵的振动,采用数值模拟方法分析了不同叶片尾缘切削角度对离心泵性能、不稳定流动和压力脉动的影响,并在设计工况下分析了不同叶片尾缘叶轮的振动特性。该研究对改善离心泵内部不稳定流动和振动具有重要意义。本文的主要研究内容如下:(1)对不同叶片尾缘离心泵的全流场和转子结构进行了三维建模,并分别对流体域和固体域进行了网格划分。基于FLUENT与ANSYS Workbench软件对离心泵内部流场与转子系统进行流固耦合数值模拟,并将数值模拟得到的原泵外特性、压力脉动和转子结构振动位移结果与实验结果进行对比,验证了采用的数值模拟方法的可靠性。(2)通过对不同叶片尾缘离心泵的性能和内部流动数值模拟结果分析,发现不同尾缘切削角度对离心泵的扬程、效率、最小效率指数的CMEI值和内部不稳定流动结构产生了促进或抑制的效果。其中,叶片尾缘切削角度为30°、45°和60°方案的离心泵具有较优的性能,且这三种方案对隔舌区域回流涡和叶轮出口脱落涡等不稳定流动结构均具有一定的改善效果。(3)通过对不同叶片尾缘离心泵的压力脉动频谱、压力脉动能量和强度进行分析,发现在不同流量下叶片尾缘切削角为30°、45°和60°时,压力脉动主频幅值、压力脉动能量和强度均降低且受流量的影响较小。而叶片尾缘切削角为15°、75°和90°时,对各压力脉动特性均有增大效果,且受流量的影响较大。并对小流量下离心泵隔舌处的压力脉动信号进行双谱分析,发现由于不同叶片尾缘对隔舌不稳定涡结构的影响不同,该处的非线性基本特征频率也存在差异。(4)在设计工况下,对不同叶片尾缘转子系统的动力学和振动特性进行分析,发现叶片尾缘切削角为30°和45°的叶轮对叶轮径向流体激振力、叶片尾缘各位置等效动应力、叶轮振动位移、振动烈度和振动能量均有降低的效果。在叶片尾缘中部和靠近叶顶间隙处均出现了应力集中现象,且不同叶片尾缘叶轮的振动能量均主要集中于低频率段内。