泵反转作液力透平作为一种回收再利用液体余压能的设备,凭借其成本低、运行稳定和结构简单等优势广泛应用于流程工业,具有非常重要的经济价值和深远的社会意义。目前泵反转作液力透平的研究对象主要还是集中在离心泵上,而离心泵反转作透平只适用于高压头的场合,所以为了有效回收大流量、低压头的余压能,研究轴流泵反转作液力透平就具有重要意义。本文现将国内某企业生产的一台比转速为900的PLK XII型蜗壳式轴流泵作为研究对象,基于蜗壳式轴流泵的几何参数对其建立三维模型,采用非结构化网格离散计算域,并选用SST k-ω湍流模型与SIMPLEC耦合算法对其进行数值模拟计算。将泵及液力透平两种工况时的外特性和内部流动规律进行深入研究。获得主要以下研究成果:1.改变叶片安放角就意味着改变轴流泵的设计工况,可拓宽其运行区间。基于泵及透平的最优效率点,得到了不同叶片安放角下泵与液力透平的流量换算系数KQ、扬程换算系数KH、效率换算系数Kη和轴功率换算系数KP。根据计算结果得到,当叶片安放角为12°时,KQ=1.31、KH=1.22、Kη=0.92和KP=1.05;当叶片安放角为14°时,KQ=1.22、KH=1.68、Kη=0.94和KP=1.12;当叶片安放角为16°时,KQ=1.06、KH=1.86、Kη=0.97和KP=1.23。2.轴向力是影响泵作透平安全可靠运行的重要因素之一,在泵工况下泵轴强度显然是满足设计要求的,但是泵反转作透平运行时的压头要更大,所以对透平工况下的轴向力大小需要进行计算,以确保泵轴强度是依然满足要求的。该悬臂式轴流泵的轴向力主要来源于液体作用在叶片和轮毂上的力。基于叶片安放角为14°时的轴向力随流量变化规律,在一定流量范围内,泵工况总轴向力随流量的增大而减小,而透平工况的总轴向力随流量的增大而增大,在各自最优效率点下,透平工况的总轴向力是泵工况总轴向力的1.44倍。最后对透平工况下1.2QBEP的泵轴进行了校核,泵轴依然满足强度要求。3.对于泵工况,叶片的进口边已经做了修圆处理,但是当泵反转作液力透平以后,泵的出口变为液力透平的进口。现为了提升液力透平的性能,对透平工况叶片进口边作倒圆角处理,使得叶片进口边缘变薄变圆,以减小液流在叶片进口的碰撞损失。选择a、b、c和i这4个圆柱面处的翼型进行倒圆角处理,经数值计算得出,在透平工况的最优效率点时,效率、压头和轴功率分别提升了2.31%、2.55%和2.83%。