本课题属国家高新技术研究发展(863计划)项目“变量喷洒低能耗轻小型喷灌机组”(项目编号:2006AA100211)课题研究内容之一。　　 喷灌自吸泵是节水喷灌系统的重要设备。外混式喷灌自吸泵因其运行可靠,自吸时间短,广受用户欢迎。喷灌自吸泵除了一般的性能要求,如流量、扬程、效率等要求外,自吸性能,如自吸时间和自吸高度,也是喷灌自吸泵的重要考核指标。但喷灌泵的自吸过程十分复杂,目前还没有形成完整的自吸泵内部流动机理。本文通过对外混式喷灌自吸泵内部流场特别是自吸瞬时流场进行理论分析、数值计算及试验研究,提出通过研究自吸瞬时流动的方法,研究喷灌自吸泵自吸机理。本文主要研究工作和研究成果如下:　　 1.对65ZB-40型外混式喷灌自吸泵三维模型进行定常和简化的自吸过程气液两相流准瞬态数值模拟,研究外混式喷灌自吸泵正常运行时泵叶轮及蜗壳各断面的压力及速度变化。比较了泵内两相流场的静压分布与单液相流场时的静压分布以及不同含气率时叶轮内气相与液相的相对速度分布情况。同时,对含气率的分布情况也进行了分析。　　 2.对喷灌自吸泵进行了泵水力性能试验,测试了泵正常运行时的性能参数并绘制了泵性能曲线,对试验与模拟得到的效率值和扬程值进行了一一对比,并对两者的差异进行了详细的分析。对喷灌自吸泵进行了自吸性能试验,测试了泵在规定自吸高度下的自吸时间,绘制了泵自吸性能曲线,分析了泵的自吸性能。试验分析结果表明,试验用泵的水力性能及自吸性能均符合设计条件,数值模拟的结果能较好地反映泵内部的流动情况。　　 3.建立喷灌泵自吸瞬时流动测试平台,对喷灌自吸泵进行自吸瞬态过程的试验研究。测量泵瞬时转速、流量、扬程及功率随时间的变化关系,测量喷灌泵自吸过程中监测点的速度压力分布,给出了流量、扬程、轴功率、输出功率、瞬时转速和效率随时间的变化关系。拟合出了出口压力变化方程式,为数值模拟分析提供边界条件。试验结果表明,在六个不同自吸高度条件下,各关键监测点的压力变化趋势一致,泵进口及叶轮进口处真空度随自吸安装高度增加而增加。回流孔压力在自吸初期为负压状态,但末期压力迅速上升至出口压力值附近,说明外混式自吸泵回流孔处为气液混合的主要区域。　　 4.建立了自吸过程瞬时流动数值模拟方法对喷灌自吸泵进行自吸过程的气液两相流动数值模拟。根据试验所得泵出口压力的变化规律,采用UDF功能设置出口压力边界条件。模拟结果显示了自吸启动过程中的瞬态变化,得到了泵自吸过程中内部流场含气率、压力及速度的变化规律。分析了自吸过程中泵内部瞬时流动结构和演化过程及其与外部瞬态特性的关系,并与试验结果进行对比分析。对完成自吸后泵内部的流动状态进行了分析,结果表明自吸完成后回流阀的关闭状态与自吸泵的性能密切相关。