竖井贯流泵装置是介于灯泡贯流泵装置和轴伸贯流泵装置之间的一种新型特低扬程泵站结构型式[10],近年来在调水工程和农田水利中排灌结合的双向泵站得到了广泛的应用。双向竖井贯流泵装置一般由竖井流道、叶轮、导叶、直管流道等部分组成,通常采用竖井前置的形式,并利用S翼型叶轮来实现泵站的双向抽水。数值模拟及模型试验表明其正向运行效率比普通单向轴流泵低5%～7%,反向运行效率在58%～60%。随着国家节能减排要求的提高,为了进一步提高泵站的双向效率,对竖井前置和竖井后置利用单向翼型叶轮(反向工况叶片旋转180度)实现泵站的双向抽水功能进行研究,对双向泵站的应用与发展具有一定的理论意义与工程价值。本文采用CFD技术对某泵站双向竖井贯流泵装置分别采用S翼型叶轮和单向翼型叶轮在竖井前置和竖井后置两种形式下进行了正反向数值模拟,并利用高精度水力机械试验台在竖井前置时对两翼型叶轮进行了泵装置双向模型试验,对数值模拟的准确性、可信性进行了验证。研究发现竖井前置正向运行时,S翼型叶轮竖井贯流泵装置高效点效率比单向翼型叶轮竖井贯流泵装置低7%左右。竖井前置反向运行时,叶轮进口预旋会影响叶轮的水力性能及内流特性,与正向运行时相比扬程效率有所降低,叶轮室内的流动特性受预旋作用出现了偏流及径向运动,在设计工况下,单向翼型叶轮叶片旋转180度反向运行的泵装置效率高于S翼型叶轮泵装置3%左右。竖井后置正向运行时与竖井前置相比差别不大,同一翼型叶轮运行的泵装置高效点工况不变,效率变化不超过1%。竖井后置反向运行时,S翼型叶轮和单向翼型叶轮叶片旋转180度反向运行的泵装置水力性能相差较大,S翼型叶轮泵装置高效点效率为60.54%,单向翼型叶轮泵装置高效点为68.13%,单向翼型叶轮反向运行的泵装置效率相比S翼型叶轮提高了将近7%,泵装置的反向运行效率得到了明显的提高。反向运行时S翼型叶轮室进口进水条件受预旋作用的影响更大,S翼型叶轮效率低于单向翼型3%左右。S翼型叶片吸力面进口流动分离现象严重,低压区面积较大,更容易发生空化,轮毂处径向运动明显;单向翼型叶轮叶片旋转180度反向运行时叶片压力面偏流现象严重,叶片吸力面出口存在轮毂至轮缘的径向运动,单向翼型叶片不同叶高处时均静压分布更加均匀,S翼型叶片吸力面前缘靠近轮毂处静压波动现象明显。通过单向翼型叶轮叶片旋转180度反向运行竖井前、后置对比分析可以发现,竖井前置时高效点效率为61.57%,竖井后置时高效点效率为68.13%,竖井后置时的反向水力性能明显优于竖井前置。通过对比叶轮的水力性能可以发现竖井后置时的叶轮扬程和效率均大于竖井前置,反向运行时叶轮室进口进水条件在竖井后置时较优,竖井进水流道能够为叶轮室提供更好的进水条件,使得叶轮具有较高的扬程和效率。