一 国内外泵产品面临问题

泵是一种通用机械，种类甚多，应用极广，可以说，在国民经济生产中，凡是有液体流动的地方，就有泵在工作。离心泵是应用最广泛的一种泵，它具有结构简单、工作可靠、体积小、效率高以及操作维护方便等优点，因此对离心泵的性能研究在国民经济生产中具有重要意义[1]。离心泵内的实际流动规律很复杂，还远没有被人们所认识，以至于迄今泵的设计仍停留在半理论、半经验的阶段。

国内外泵产品开发一般都要经过设计、试制、试验、改进的过程。这样一个繁琐过程，消耗了大量的时间，人力和财力。如果能够依据设计的泵叶轮、蜗壳等过流部件的几何参数准确地预测出泵的性能曲线，就能够大幅地减少泵的模型制作、试制、试验的费用并缩短设计和制造周期[2]。目前泵性能预测的结果还不能完全满足工程应用的需要，因此对泵性能预测的深入研究具有重要意义。

二 离心泵流数值模拟分析的研究现状和展望

2.1 无粘性数值模拟时期

受计算机技术的制约，研究人员大多把离心泵叶轮内部的流动简化处理为二维不可

压势流、准三维或全三维势流。以流函数、势函数及EULER方程为控制方程进行数值计算。奇点-面元法是该时期最早运用于离心泵叶轮内流计算的方法之一。其基本思想是：在假定离心泵叶轮内的流动为二维势流后，叶片对流动的作用就可以用奇点（即涡、源、汇）代替，把叶片的表面分成许多的小块的面元，各离散的面元用孤立的点涡来代替，这样离心泵叶轮内流的计算就归结为求解满足边界条件的有限个奇点的分布强度问题，从而使数学过程大为简化[3]。

1952 年，吴仲华教授发表叶轮机械的1S，2S两类流面通用理论，对离心泵叶轮内部流动的数值模拟产生了深远的影响。在它的影响下，一些新的数值计算方法先后运用到离心泵叶轮内流的数值模拟中来。如流线曲率法和准正交面法等。

2.1.1流线曲率法（又称准正交线法）

其基本思想为：在叶片泵的内流道中假定近似的流线，利用正交线上的速度梯度方程的求解得到流动量新的迭代值，再根据流量等值用反插法调整各流线的位置，迭代收敛至给定的精度。文献[4]运用该法计算出离心泵叶轮内的平均相对流面（2S流面）的流线分布位置及速度分布；再用快速近似法求出叶片表面的速度分布、压力分布等参数，实现了离心泵叶轮内流的三元数值模拟。