近些年来,随着泵在工程应用领域的不断投入运行,泵的快速启动、事故断电停机、飞逸、快速启闭阀门等瞬态过程时有发生,稳定性问题日益。在这些过程中,泵的转速、流量等一系列有关外特性的参数均会产生强烈的瞬时改变,使得内部流场极为不稳定,与稳定工况中产生的周期性非定定常流动相比存在在根大的区别,即会产生一定程度的瞬态效应,是引起泵机组外部瞬时水力冲击或电机瞬时超载的关键因素,问时还公导致泵系统的振动及噪声等问题,这对机组的稳定运行有着重要影响。所有有必要对离心泵快速瞬变过程的瞬态流动展开研究。但目前国内外于离心泵瞬态过程的研究主要集中于离心泵的启动过程,对离心泵事故断电停机这方面的数值模拟研究较少,本文通过数值模拟的方法对离心泵事故断电飞逸过渡过程进行深入的研究,相关工作内容如下:(1)对商业软件AUNSYS CFX进行再开发,通过自定义函数程序求解角动量方程获取实时转速与转矩,建立了模拟离心泵事故断电过程的三维瞬态数值计算方法,对离心泵事故断电飞逸过程进行了瞬态数值模拟,获得了离心泵外特性参数瞬变规律以及内部流场的动态特性,其中外特性参数的数值模拟结果与试验结果变化趋势一致,重点分析了离心泵工作参数的变化规律,包括离心泵外特性参数(转速、转矩、流量)、叶轮进口速度矩、叶轮进口轴面速度等;此外还分析了引水管与叶轮的内部流场瞬时特性以及叶轮叶片表面压力变化。(2)通过在各个过流部件设置压力监测点,分别获得了引水管、叶轮、导叶,蜗壳在机组事故电飞逸过程中的压力弯化情况以及在飞逸状态下压力脉动的主要频率,揭示了飞逸过程中离心泵发生振动的原因。采用动态模式分解法对各过流部件在飞逸状态下的流动演化过程中的流场快照进行特征分析,提取了系统的特征频率。通过将各部件的傅里叶变换结果与动态模式分解结果进行对比与分析,可以发现在相同的条件下动态模式分解法的频率分辨率更高,且得到的各阶模态是具单一的频率和放大率,能够对流场中具体的任一特征频率进行稳定性以及衰减快慢的分析,对分析周期性流动有很大优势。(3)为了准确掌握离心泵各过流部件在事故断电停机飞逸过程中的能量损失情况,基于熵产理论对该过程中各过流部件流场能量损失发的位置与大小进行定性与定量分析,进一步探究能量损失产生机理以及外特瞬时弯化之间的关系。计算结果表明,熵产值的变化与离心泵外特性存在着显著的联系,能量损失的产生与流动分离、回流、涡流等一系列不良流动密切相关;过流部件叶轮、导叶与引水管的主要损失均是由湍流耗散引起的,而蜗壳区的损失则主要是由近壁面处的强壁面效应引起的,即两者主要损失的产生机理不同;通过分析各部件流场局部熵产率分布随时间的变化情况,可以得出离心泵在制动工况下内流场的能量损失最大。