纤维悬浮流广泛存在于制浆造纸、纺织、复合材料生产等工业领域,探究其流动特性对相关产品质量和流程的高效运转起着重要作用。本文依托国家自然科学基金项目（51309118）,以一台开式叶轮离心纸浆泵作为载体,分别以清水及不同质量浓度的柔性纤维悬浮液作为研究介质。通过外特性测试系统、粒子图像测速技术（Particle Image Velocimetry,PIV）以及高速摄影系统探究不同工况下纤维浓度对泵性能和内流场的影响,同时分析纤维粒子在泵内流场中的分布及运动情况,并采用CFD-DEM耦合方法模拟泵内柔性纤维悬浮液的流动过程,研究泵内流场及纤维的运动特性。主要工作及成果如下:（1）通过PIV设备获取叶轮流域中间截面上的绝对速度,采用Python语言开发出速度转化程序,将绝对速度转化为相对速度,研究试验泵在额定工况下（1.0Qd）输送不同浓度纤维悬浮液时叶轮流道内的相对速度分布情况,及流量大小和纤维悬浮液浓度对L-2流道内相对速度分布的影响。结果表明:额定工况下,沿叶轮进口至出口方向各流道内相对速度基本呈增大趋势。其中,输送清水和0.1%浓度的纤维悬浮液时,叶轮流道中段出现相对速度减小的现象,但随纤维浓度的增大,该现象逐渐消失;各流道内的相对速度沿叶轮进口至出口方向持续增大。L-2流道内,流量大小及纤维浓度的增加均使得吸力面至压力面方向的相对速度梯度趋于稳定。（2）通过外特性试验获取泵在输送清水及不同浓度（0.3%、0.5%、0.7%）纤维悬浮液时的外特性曲线,并对其进行分析,发现在较大流量工况下（0.9Qd以上）,随纤维浓度的增大,泵扬程和效率有所提高。其中,当纤维悬浮液质量浓度为0.7%时,其效率最大可提升3.40%。由此可认为泵在输送介质时,会由于纤维粒子的存在使得泵的效率提升,实现减阻的效果。（3）通过高速摄影试验获取泵输送不同浓度（0.3%,0.5%,0.7%）纤维悬浮液时,泵内流场中纤维粒子的分布和运动情况。结果表明:各工况下,叶轮流道内的纤维粒子均主要分布在叶片工作面附近,并保持由叶轮进口至出口方向运动,纤维取向与叶片工作面轮廓接近;叶片尾缘出现类似于尾迹的粒子群,并随着工况和纤维浓度的增加,尾迹愈发明显;蜗壳流道内,纤维粒子整体保持沿蜗壳流线的方向运动,纤维取向与所处位置流线接近,部分区域出现纤维粒子回流、翻转、扭曲等现象。此外,叶轮进口处会有气泡和絮凝现象产生,并随着流量的改变出现一定的变化。纤维浓度和流量的增加能减少纤维粒子与壁面间的碰撞,改善纤维粒子翻转、扭曲等现象,一定程度上使得纤维的分布更为均匀,由此可见纤维粒子的存在改善了泵内流体的流动状态。（4）基于CFD-DEM方法建立了考虑纤维柔性的悬浮流模型,对纸浆泵在不同工况下（0.7Qd、1.0Qd、1.3Qd）输送清水和0.1%浓度的纤维悬浮液进行模拟计算,结果表明:在较大工况下（1.0Qd和1.3Qd）,纤维粒子的存在能够有效改善泵内的流线分布和压力分布,改善泵内漩涡并减小叶片及蜗壳上的壁面剪切力,实现泵扬程和效率的提升;纤维粒子在泵内的分布和运动情况与高速摄影试验结果基本吻合,一定程度上验证了采用CFD-DEM方法分析泵内纤维悬浮流场的可行性。