本文研究的半开式潜水切割泵主要用于解决城市等污水排放问题,由于切割性能好,通过能力强等优点,所以在城市生产生活中占有一席之地。目前市面上的污水泵,大多适用于大流量工况且泵的扬程较高,且侧重于泵本身的抗堵塞与通过能力,而本文则以离心泵为基础,研究了小流量工况下,中等扬程性能的半开式潜水切割泵,采用叶轮与旋转刀共轴、旋转刀与固定刀配合、上下盘自带切割刃的切割装置,并采用半开式叶轮,不仅拥有较强的切割能力,同时也拥有出色的抗堵塞通过能力。本文基于理论分析,一方面分析了泵的内部流动特性和压力脉动特性,并结合试验进行验证,另一方面则探究了泵内两相流态下的流动特性,并对磨损进行了分析与预测。本文的主要研究内容如下:(1)采用三维造型软件UG9.0对过流部件进行建模,通过ICEM CFD对计算域进行结构化网格划分,并对网格相关性进行分析,在保证计算精度的前提下,筛选出一套计算时间成本更小的网格。最后通过CFX14.5对半开式潜水切割泵进行全流场的定常模拟,并将模拟结果与试验结果对比验证。外特性结果表明,模拟与试验结果相吻合,具有较高的可靠性和准确性。(2)对于半开式潜水切割泵性能影响较大的旋转刀与叶轮位置相对角、叶片数的选择,设计了3~4种方案,分别从外特性(扬程与效率)、内流场(压力分布、速度分布及涡量分布)和受力(轴向力与径向力)三个方面进行了对比分析,选取最优方案。而对泵性能较小的旋转刀厚度,则直接比较了外特性。(3)以定常计算结果为基础,选取半开式潜水切割泵的旋转刀、下盘、叶轮、蜗壳、上盘作为研究对象,在不同工况下(不同流量工况、不同固相密度工况、不同固相颗粒直径工况及不同固相体积分数工况),从外特性、压力分布、速度分布、固相分布、颗粒运动轨迹等方面探究了泵内部流场和固液两相的流动特性,并预测了半开式潜水切割泵过流部件的磨损情况。结果表明:颗粒的属性对泵的性能有显著影响,磨损区域主要集中在叶片的头部和尾部。(4)选取了旋转刀进口处、旋转刀与固定刀间间隙处、下盘凹槽处、上盘凹槽处、蜗壳不同截面处、隔舌处、叶轮出口处及叶轮流道处设置监测点,对半开式潜水切割泵进行了非定常数值模拟,并采用时域图和频域图的方法进行了整体分析,并重点分析了动静干涉较为严重的下盘、上盘、旋转刀与固定刀间隙处、第一截面、隔舌处。同时利用直观的时域图、极坐标图及矢量图,对叶轮径向力和轴向力加以分析。结果表明:压力脉动由靠近旋转部件处向远离处减小,下盘处同时受叶轮和旋转刀的双重影响,波幅最大。轴向力和径向力呈周期性变化。