本文结合国家科技重大专项项目“海洋深水油气田开发工程技术”子课题“海底泥浆举升钻井技术研究”,系统开展海底泥浆举升叶片圆盘泵内流机理、设计方法及应用研究,通过理论分析、数值计算和试验研究,在叶片圆盘泵工作机理、泵内固液两相流动规律、叶片圆盘泵结构参数与水力性能关系等方面取得较大研究进展,本文的主要研究内容和主要研究成果总结如下:　　 1、叶片圆盘泵单相流动规律研究　　 分析叶片圆盘泵结构特点,建立叶片圆盘泵流体动力学模型,进行数值模拟结果有效性的试验验证。分析单相流动条件下叶片圆盘泵叶轮叶片区和无叶区流体速度和压力分布规律。与叶片区内流动一样,无叶区内绝对速度主要以旋转流动为主,旋流是叶轮内的主体流动,叶轮无叶片区内流体绝对速度要小于叶轮叶片区内流体绝对速度,叶轮轴截面内的速度分布关于中间轴截面有很好的对称性,叶轮各轴截面内都存在轴向流动,其方向主要由叶片区指向无叶区,无叶区内存在径向回流,在两叶片轴向相对的无叶区压力比相应的叶片区要低。　　 2、叶片圆盘泵内固液两相流动规律研究　　 基于RNG(renormalization group)κ-ε湍流模型和欧拉多相流模型,对叶片圆盘泵内固液两相流动进行数值模拟,分析叶轮内颗粒分布的一般规律和颗粒性质对颗粒分布及水力性能的影响。固相体积分数分布的分析结果表明:固相颗粒大部直接从无叶区排出而不经过叶片区,叶片区内离无叶区越远,颗粒分布越少;叶片工作面附近的颗粒浓度大于吸力面的的浓度,叶轮入口的颗粒浓度大于出口处的浓度。随颗粒直径的增大,无叶区内颗粒浓度相对增加;颗粒体积分数变化,颗粒在无叶区和叶片区分布的比例关系几乎不变;液相密度不变,颗粒密度增大,无叶区颗粒浓度相对增大;叶轮叶片表面颗粒浓度要大于圆盘表面颗粒浓度;叶轮叶片高度和盘间距的比值在0.4至0,55之间,叶轮表面颗粒分布相对较小。　　 3、叶片圆盘泵结构参数与泵性能关系研究　　 建立水力性能预测模型,针对不同叶轮结构参数和不同型式压水室的叶片圆盘泵进行性能预测,总结叶轮结构参数对泵性能参数的影响规律;通过对叶轮结构参数相关尺寸的正交优化设计,得到叶轮进口内径、叶轮直径、叶片高度和盘间距对叶片圆盘泵性能影响的主次顺序;通过对不同压水室和叶轮匹配泵的性能预测,比较三种压水室对泵水力性能和叶轮受力性能的影响。通过定义扬程系数和流量系数,提出适合于叶片圆盘泵水力设计的统一形式的经验系数设计法;基于优秀的数字化水力模型,得到水力设计经验系数与比转速的关系。　　 4、叶片圆盘泵叶轮切割性能研究　　 叶轮切割是扩大泵的使用范围和提高泵使用经济性的主要方法,为研究叶片圆盘泵的切割定律型式,对两种结构参数叶轮进行叶轮切割性能数值试验,分析叶片圆盘泵叶轮切割后性能曲线和切割线的变化规律,并与基于两种不同假设的离心泵切割定律预测的结果进行比较,分析最佳效率点效率随叶轮切割量的变化关系。　　 5、样机研制和水力性能试验研究　　 利用提出的叶片圆盘泵叶轮水力设计方法设计加工样机,并进行样机水力性能保证试验;对样机进行输送清水和三种不同粘度泥浆的变速性能试验,分析研究相似律关系对叶片圆盘泵的适用性;对样机进行恒定压力模式试验,试验叶片圆盘泵调速保持泵压力恒定工作的能力。