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液力透平能量回收技术作为石化企业减小能耗，降低生产成本的有效途径，受到越来越多学者的关注。该技术是将工业流程中产生的高压液体对液力透平叶轮做功，高压液体的压力能转换为透平轴的机械能，来带动其它旋转机械或者发电机工作，达到能量回收的目的。目前对液力透平技术的研究主要集中在单级离心泵反转式透平上，对多级液力透平的研究还较少。多级离心泵反转式结构在液力透平技术中应用前景广阔，为了进一步提高其能量回收效率、减小振动，需要对其流动特性进行分析并对过流部件进行优化研究。
本课题以石油加氢裂化流程中能量回收的多级液力透平作为研究对象，主要研究内容包括：(1)分别选用标准k-ε、RNG k-ε、标准k-ω和SST k-ω四种湍流模型对多级液力透平的性能进行数值模拟预测，将数值计算与外特性试验结果对比，得出对透平外特性预测精度更好的湍流模型，并对不同湍流模型和不同流量下液力透平的内流场进行分析;(2)设计120°、130°和140°包角的液力透平模型并进行定常和非定常数值模拟计算，分析包角对透平性能的影响;(3)分别对环形进水室、对称半螺旋形进水室和螺旋形进水室结构的液力透平模型进行定常和非定常数值计算，优选出水力性能更优的透平模型。
研究结果主要有：(1)选用标准k-ω湍流模型进行数值模拟得出的外特性参数与实验结果更吻合，性能预测精度更好;该多级液力透平模型第二级与第三级叶轮内的液流分布比首级叶轮更均匀，在额定流量和偏大流量工况下透平内部整体的流动更稳定，水力损失更小。
(2)130°包角的液力透平模型水力性能最优。在相同水头下，130°包角的液力透平模型效率最高，120°包角透平的轴功率最大;在相同的流量下，130°包角的液力透平模型的水头、效率和轴功率都最大;在额定流量下，140°包角的透平进水室内各监测点的压力脉动平局值更集中，压力脉动幅值最小。
(3)在相同的水头下，螺旋形进水室结构的透平模型效率比其他两种模型高出约10％，其轴功率最大且进口流量最小，水力性能最优;对称半螺旋形进水室结构的透平模型进水室左侧和底部的流动分布较环形进水室有所改善，但整机效率和环形结构相比有所降低;对称半螺旋形进水室结构的透平模型内部的压力脉动幅值是三者中最小的。
本课题以石油加氢裂化流程中能量回收的多级液力透平作为研究对象，主要研究内容包括：(1)分别选用标准k-ε、RNG k-ε、标准k-ω和SST k-ω四种湍流模型对多级液力透平的性能进行数值模拟预测，将数值计算与外特性试验结果对比，得出对透平外特性预测精度更好的湍流模型，并对不同湍流模型和不同流量下液力透平的内流场进行分析;(2)设计120°、130°和140°包角的液力透平模型并进行定常和非定常数值模拟计算，分析包角对透平性能的影响;(3)分别对环形进水室、对称半螺旋形进水室和螺旋形进水室结构的液力透平模型进行定常和非定常数值计算，优选出水力性能更优的透平模型。
研究结果主要有：(1)选用标准k-ω湍流模型进行数值模拟得出的外特性参数与实验结果更吻合，性能预测精度更好;该多级液力透平模型第二级与第三级叶轮内的液流分布比首级叶轮更均匀，在额定流量和偏大流量工况下透平内部整体的流动更稳定，水力损失更小。
(2)130°包角的液力透平模型水力性能最优。在相同水头下，130°包角的液力透平模型效率最高，120°包角透平的轴功率最大;在相同的流量下，130°包角的液力透平模型的水头、效率和轴功率都最大;在额定流量下，140°包角的透平进水室内各监测点的压力脉动平局值更集中，压力脉动幅值最小。
(3)在相同的水头下，螺旋形进水室结构的透平模型效率比其他两种模型高出约10％，其轴功率最大且进口流量最小，水力性能最优;对称半螺旋形进水室结构的透平模型进水室左侧和底部的流动分布较环形进水室有所改善，但整机效率和环形结构相比有所降低;对称半螺旋形进水室结构的透平模型内部的压力脉动幅值是三者中最小的。