潜水排污泵广泛用于城市污水处理、农业灌溉以及工业给排水等行业,适用于含颗粒、纤维等杂质的特殊介质。在实际运行过程中因固相的存在,潜水排污泵输送两相介质时的水力性能和可靠性下降,通过研究潜水排污泵单相清水和固液两相流动机理的差异,提高其各项性能举足轻重。本文主要以WQ2520-6126-400型潜水排污泵为研究对象,基于理论分析、数值模拟和实验结合的方法,研究潜水排污泵输送不同介质时的内部流动特性。本文的研究内容和结论如下:首先,通过初步的水力设计获得潜水排污泵主要过流部件的几何参数,利用CAXA绘制二维设计图,进行三维建模、网格划分以及无关性验证,最后进行数值模拟计算。基于比面积理论将原方案（比面积为1.123）进行改进设计得到三种方案,比面积分别为:1.313、1.253和1.206。通过研究不同工况压力云图和速度云图发现,比面积为1.253的潜水排污泵的水力性能优于其余方案,效率比原方案提升3.92%,扬程提升了4.53%;叶片的做功能力增强,径向力较原方案减小了155.7N,轴向力降低了144.9N,运行可靠性得到提升。其次,对最优方案（比面积为1.253）的模型和原模型（比面积为1.123）分别进行0.6Qd、0.8Qd、1.0Qd、1.2Qd和1.4Qd五种不同工况的非定常计算,绘制压力云图以及压力脉动图用于比对分析。研究发现:在偏工况下,叶轮的压力分布较为紊乱,说明偏工况下泵内流动复杂、损失较大,不利于泵的运行;改进方案的压力脉动普遍要低于原方案的压力脉动,同一监测点不同工况下的压力脉动受流量的影响较大,低频脉动为其主要脉动频率。最后,采用Fluent中的DPM模型针对不同粒径和不同体积分数的固液两相流数值计算,固相采用球形颗粒,同时分析颗粒所受流场的作用力,使数值模拟过程更贴近实际流动状态。相较于输送单相清水工况,泵内输送较小粒径、较小体积分数的颗粒时,水力性能略有提升,颗粒粒径ds=0.05mm时,扬程增加3.64%,效率提升0.74%,体积分数Cv=0.5%时,扬程增加2.45%,效率提升0.77%;随着颗粒粒径和体积分数的增大,潜水排污泵性能下降。叶片表面的颗粒浓度与颗粒粒径的大小成负相关,与颗粒体积分数成正相关;潜水排污泵整体的低压区范围随着粒径和体积分数的增大而扩大;泵内两相流体的速度与固相颗粒惯性力成负相关。固液两相的压力脉动与单相清水的压力脉动有相同的趋势,但峰值要大于单相清水压力脉动的峰值且压力脉动的曲线随着粒径和体积分数的变大而更不均匀,为潜水排污泵在两相介质中工作时的减振降噪和性能提升提供了理论依据。本文通过对潜水排污泵进行了水力设计、三维建模、网格划分、数值模拟和外特性试验研究;研究不同比面积、不同工况下潜水排污泵水力性能;分析比对单相清水介质和固液两相介质对潜水排污泵水力性能和可靠性的影响。最终得出结论:1.0 Qd工况、比面积为1.253的潜水排污泵综合水力性能最优;固相介质的存在导致潜水排污泵综合水力性能降低,相较于单相清水工况,粒径ds=0.5mm,固相体积分数Cv=5%的固液两相介质,导致泵的效率下降4.166%,扬程降低11.398%。根据本文的研究结果,以期为后续潜水排污泵内不规则颗粒固液两相流研究提供一定的理论依据。