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无过载离心泵是指在全流量（从零流量到最大流量）工作范围内泵工作时，泵的流量-轴功率曲线有饱和：即轴功率随流量的变化有极大值，这样只要泵的配套功率选取合适，泵工作时不会发生过载而导致电机烧毁。很多学者研究表明，影响无过载性能的主要因素是出口安放角和出口宽度，叶轮叶片的出口安放角取8°～15°。而目前无过载离心泵设计时往往要求无过载离心泵的最大轴功率不超过k倍（一般是1．05～1．3倍）的设计轴功率，关于这方面的研究国内在理论探讨方面研究报道较少。因此本文依此为出发点做了几个方面的研究，并得出了相应的结论。
1．通过离心泵的基本理论，推导得出泵的轴功率和最大轴功率的比值P/Pmax和泵叶轮的几何参数，比转数之间的关系；依此关系绘制出了P/Pmax随比转数变化时在不同叶片数和出口安放角的关系曲线图（即轴功率的无因次曲线图）。
2．依据轴功率的无因次曲线图及一般无过载离心泵的设计方法，针对一组设计参数设计出了10组不同出口安放角和出口宽度的无过载离心泵模型，应用RNGk—ε双方程紊流模型和SIMPLEC算法，采用FLUENT6．3软件分别对其进行数值模拟。并预测这十组模型的能量性能曲线（H—qv，P—qv，η—qv），在这十组模型中，有一组参数制作了实型泵，并有能量性能试验数据。将这一组模型的试验数据和数值模拟相比较后发现：模拟和试验数据趋势基本一致，误差较少。
3．通过对所设计的泵进行数值模拟，分析内部流场可得：叶轮内工作面相对速度较小，背面相对速度较大；从工作面到背面，相对速度的大小变化较快；从进口到出口，沿相对运动流线方向上相对速度变化不明显；叶轮内没有出现边界层分离；各工况下叶轮内的静压和总压从叶轮进口到出口均逐渐增加；随着流量的增大，叶轮出口的静压和总压减小。
4．仅增加出口安放角或出口宽度时，扬程曲线上移，扬程增加，效率曲线的高效区变宽，轴功率增加，在大流量下轴功率增加明显。所以，对于所研究比转速（ns=61）无过载离心泵来说，出口安放角和出口宽度应取偏小值。
5．对于本文设计的无过载离心泵，要求Q=50 m3/h，H=55 m，n=2900 r/min，ns=61，NPSHr=3．0～3．3m，η=67％～68％，最大轴功率小于等于1．1倍的额定轴功率。在进口直径D1=80mm，出口直径D2=216 mm，叶片数Z=5时，出口安放角β2和出口宽度b2的取值分别为β2=9°，b2=12mm和β2=11°，b2=10mm时无过载性能最好。