随着对通用水利机械的能源消耗和振动噪声要求的不断提高,离心泵的节能增效和减振降噪面临巨大挑战。传统改形方法对于离心泵的性能提升效果有限,而且加工成本很高。仿生非光滑表面减阻作为一种新型、易于操作和实现的方法,通过对壁面边界层的控制实现节能减阻,已经应用在许多领域并取得较好的效果。本文将仿生非光滑理论应用于一台单级离心泵,进行仿生减阻探索研究,主要研究内容如下:对含有凹坑平板阻力系数进行数值计算,并与理论值进行了对比,验证了数值计算方法的有效性和准确性;在此基础上,通过分析离心泵光滑叶轮内部的流场特性,并充分考虑离心泵的工作原理和结构特征,基于仿生学设计准则对离心泵叶片表面进行非光滑单元的参数化设计,确定了叶轮表面非光滑单元为半球型凹坑阵列,且均匀布置在叶轮叶片出口处。将凹坑阵列的轴向间距和径向间距作为主要的研究参数,采用三维全流场数值模型计算叶轮压力面含凹坑的离心泵性能变化;对比分析了不同参数下,凹坑区域附近的流场变化特征、叶轮减阻特性和受力变化;并在叶轮和蜗壳区域内设置了压力脉动监测点,分析了非光滑单元设计参数对叶轮主要特征频率压力脉动幅值的影响规律。计算分析了在叶片吸力面布置凹坑单元,离心泵性能、流场和叶轮受力的变化。通过与在压力面布置凹坑单元进行对比,探索研究了在叶轮压力面和吸力面布置非光滑单元对离心泵叶轮减阻的差异。对离心泵转子轴系采用集总参数化建模,计算分析了离心泵轴系扭转振动特性,对比了光滑与凹坑叶轮的扭转振动响应;此外,计算了离心泵组结构固有属性,并采用模态测试结果,修正了计算模型的边界条件,保证了泵组有限元模型的准确性;最后,进行了光滑叶轮的离心泵组机脚响应计算,对比测试结果验证了计算的准确性,在此基础上预测了叶轮压力面和吸力面布置凹坑的离心泵组机脚响应,探索了在叶轮表面布置非光滑单元对泵组结构振动的影响规律。