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离心泵的空蚀损伤是造成离心泵故障的主要原因之一,空蚀损伤与空泡的非定常演化有着密切的关系,并且空蚀伴随着噪音和振动,导致离心泵效率显著降低,严重影响着离心泵的使用安全。因此迫切需要对空蚀损伤特性展开研究,探索空泡的非定常演化与空蚀损伤特性的关系,这对明确泵内流体流动状态及空蚀损伤产生机理有着重要的意义。本文通过对自然生物表面结构的抽取,在离心泵内最容易发生空化的叶片吸力面建立仿生非光滑表面结构。探索非光滑叶片对泵内压力脉动、空化及空蚀损伤的改善情况,了解非光滑表面的改善机理。本文主要的研究工作如下:1.依照皮皮虾的体表结构,对生物表面结构进行提取、抽象和简化,在离心泵最容易发生空化的吸力面布置仿生非光滑表面结构,研究仿生非光滑表面结构对离心泵空化性能的影响,寻找抗空化性能最佳的仿生非光滑表面结构并且解释空化造成离心泵扬程和效率下降的原因。结果表明:空泡的产生极易堵塞叶轮内过流通道造成扬程和效率的下降,圆形非光滑表面结构具有最佳的抗空化性能;2.在上一章的基础上继续探索圆形非光滑表面对离心泵空化性能的影响,分析监测点处含气率的变化以及空化发生时监测点处的压力脉动,明确具有最佳抗空化性能圆形非光滑表面结构的直径,使得在该直径下圆形非光滑表面既达到抗空化的目的同时又能降低泵内压力脉动。结果表明:d=1mm的圆形非光滑表面结构具有最佳的抗空化和改善压力脉动的作用;3.在前两章的基础上已经明确了d=1mm的圆形非光滑表面结构具有最佳的抗空化性能,在此基础上继续研究d=1mm的圆形非光滑表面对空蚀损伤特性的影响,通过分析监测点在不同空化余量下的含气率及空蚀损伤能量释放值,明确空泡的演化与空蚀损伤之间的关系;通过分析叶轮壁面含气率与空蚀损伤强度及损伤区域的关系,得到d=1mm的圆形非光滑表面对离心泵空蚀损伤的影响,阐明非光滑表面改善离心泵空蚀损伤的机理。结果表明:d=1mm的圆形非光滑表面结构能够改善空泡在叶片壁面处的分布,有效降低离心泵内空蚀损伤程度,减小空蚀损伤区域;4.采用试验方法对非光滑叶片离心泵性能进行研究,同时试验了d=1mm的圆形非光滑表面离心泵的空化性能。结果表明:试验数值与数值模拟值相接近,数值模拟较为准确地反应了非光滑叶片离心泵的空化性能,d=1mm的圆形非光滑表面结构比光滑表面的空化性能要好。