离心泵被广泛应用于水利、能源和石化等行业,其特点是结构简单、运行可靠、寿命长。离心泵叶轮是决定整个离心泵内部流场及性能的关键过流部件,叶片关键参数中的叶片包角和叶片出口安放角对叶片线型及流体在叶片表面的速度-压力分布、动力载荷分布有着重要的影响,因此合理设计叶片包角与出口安放角对于提高离心泵性能具有重要作用。目前就叶片包角与出口安放角对低比转速离心泵性能影响的研究较多,随着其比转速的提高,离心泵的流道变得宽大,离心泵的性能将会产生怎样的变化了。因此本文以比转速为103的中比转速离心泵为研究对象,基于RNG k-ε湍流模型和N-S控制方程,将不同的叶片参数模型在0.6Q_d、0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d、1.4Q_d五种流量工况下进行离心泵的定常和非定常的数值模拟计算分析,从而探讨不同的叶片包角与出口安放角对中比转速离心泵水力性能、压力脉动、径向力的分布影响,为中比转速离心泵的高效稳定运行提供实际的工程借鉴。主要研究内容及成果如下:(1)探讨叶片包角、叶片出口安放角对中比转速离心泵性能的影响,制定了五个叶轮方案,包括只改变叶片包角而其他参数不变、只改变叶片出口安放角而其他参数不变的五种叶轮模型,分别对其进行定常和非定常的数值模拟计算分析。(2)利用CFturbo和UG软件进行三维实体建模,将模型导入ICEM中进行网格的划分,并利用ANSYS CFX进行不同工况的数值模拟计算,最后利用CFX Post和Tecplot进行数据的对比处理分析,研究叶片包角、叶片出口安放角对离心泵进口段、叶轮、蜗壳、出口段流场的性能影响。(3)该中比转速离心泵在设计工况时存在一个最佳的叶片包角122°使离心泵的效率最佳且最佳效率点向大流量点偏移。增大叶片包角有助于改善进口段的回流漩涡,靠近蜗壳隔舌的叶轮流道在小流量时有较大的低速区和较大的湍动能分布、大流量时有高压区分布,且都随叶片包角的增大呈先增大后减小的趋势,叶片包角越大,越有利于降低叶轮流道内的压力梯度,而叶片包角对蜗壳流道内监测点的影响较小;叶轮径向力呈六角星分布,设计工况下径向力最小,综合分析叶轮的径向力而言,包角为122°的叶轮最优。(4)同样,该中比转速离心泵在设计工况时同样存在一个最佳的叶片出口安放角27°使离心泵的效率最高,小流量时进口段的回流漩涡、叶轮流道中的回流漩涡、低速区以及蜗壳扩散管内的回流漩涡随叶片出口角的增大而增大;设计工况时出口安放角为27°的叶轮其截面的流线分布最为均匀;大流量时增大叶片出口安放角可以使叶轮流道中的流线分布更为均匀。不同流量时改变叶片出口角对蜗壳流道内监测点的压力脉动影响较大,但变化趋势不一致,增大叶片出口角有助于减小叶轮内部的压力脉动。设计工况时叶轮径向力的分布范围最小,大流量时不同的叶片出口安放角下叶轮径向力大小曲线几乎重合,就所研究的改变叶片出口安放角的三个叶轮,仅分析叶轮的径向力而言,出口安放角为30°的叶轮最优。