随着油田开发向精细化的纵深方向发展,日益复杂的含油污水与不断提高的回注水标准都对现有水处理技术提出新挑战。现有技术往往不能满足要求,为此轴向动态反冲洗技术应运而生。技术核心是构建反冲洗复合场的翼型涡轮,涡轮特性决定流场形式,研究涡轮特性对进一步揭示反冲洗机理至关重要。借鉴正交直母线叶片的形成方式,构造叶片平直和扭曲的两种涡轮。基于动量矩定理,考虑速度滑移,推导圆周速度方程和理论扬程方程,为预测涡轮性能提供依据。将涡轮效率分为叶栅传递效率与涡流损失效率,研究扭曲特性与水力效率的关系。平板涡轮叶栅效率为41%~47%,曲板涡轮稳定在41%左右,平板涡轮略优,扭曲特性对叶栅效率影响不大。利用Fluent模拟研究两种涡轮流场,曲板涡轮流场速度及压力分布均较平板涡轮均匀。曲板涡轮水力效率及涡流损失效率均高于平板涡轮。说明叶片扭曲产生的均匀流场分布是水力效率及涡流损失的关键因素。在曲板涡轮上加载翼型,翼型涡轮具有与曲板涡轮相近的能量特性。根据翼型升力、阻力特性曲线计算翼型涡轮叶栅传递效率,随流量增长稳定在71%左右。利用Fluent模拟研究涡轮流场,翼型涡轮与曲板涡轮具有相似的流场特性,翼型涡轮水力效率更高。翼型涡轮水力效率较曲板涡轮的提高体现在叶栅传递效率。以G值为依据评价三种涡轮的反冲洗效能。利用Fluent计算三种涡轮轴功与有用功,通过实验验证模拟准确。基于模拟数据研究涡轮速度梯度,结果表明三种涡轮中翼型涡轮最为适宜。综合考虑涡轮扬程,翼型涡轮在转速1420r/min~1810r/min范围内可实现35~45倍于气水反冲洗的局部G值。以能量为桥梁,分析涡轮几何特性研究与反冲洗效能内在联系,为今后发展指明了道路。