气液两相条件下,受气相聚集的影响,离心泵在运行过程中会出现性能下降以及运行不稳定等现象。平衡孔可有效降低叶轮所受轴向力,提升泵的运行稳定性。本文采用数值模拟方法对某一离心泵进行了研究,探究了不同进口含气率下离心泵内的流动特性,研究了平衡孔参数对离心泵性能的影响,阐明了平衡孔对混输泵性能的影响机理。主要研究内容和结论如下:探究了进口气泡尺寸对数值模拟准确性的影响,结果表明当采用单一气泡尺寸进行模拟时,高含气率下数值模拟结果与试验结果误差较大。以试验扬程为依据校核了设计流量下不同进口含气率数值模拟应采用的进口气泡尺寸,并建立了进口含气率与气泡尺寸之间的数学模型。在此基础上研究了进口含气率对混输泵外特性、叶轮内气相分布以及叶轮所受轴向力的影响。结果表明混输泵的扬程和效率随着进口含气率的增加逐渐降低;气相主要聚集在叶片压力面靠近前盖板的位置,并随着进口含气率的增加气相聚集区面积增大,且该区域沿着叶片压力面从叶轮进口向出口移动;轴向力随着进口含气率的增加逐渐降低,特别地,在大流量工况下轴向力突降,混合介质流量为480m3/h,进口含气率为5%时,叶轮轴向力发生反向。对平衡孔开展了参数化研究,探究了平衡孔在叶轮后盖板上的径向位置,周向位置和平衡孔直径对混输泵外特性、叶轮内气相分布以及轴向力的影响。研究表明当平衡孔位于气相聚集区内时,能有效改善叶轮流道内的气相聚集现象,从而提升泵的性能。当平衡孔位于气相聚集区外时,平衡孔回流导致叶轮内流动紊乱,增加了叶轮水力损失,造成泵性能下降。轴向力受平衡孔径向位置的影响较大,而受周向位置的影响较小。当平衡孔中心位置从叶轮进口向出口移动时,平衡孔对轴向力的平衡效果逐渐减弱。平衡孔孔径越大对叶轮内气相聚集现象的改善效果以及对轴向力的平衡效果越明显,但过大的孔径会造成叶轮内水力损失大大增加,当孔径处于6mm-12mm之间时,泵的综合性能得到有效提升。选定最优平衡参数,探究了平衡孔对气液混输泵性能的影响机理。结果表明小含气率下平衡孔会导致泵的性能下降,而高含气率时平衡孔能有效提升泵的性能。小含气率时,受平衡孔回流的影响,叶轮内不稳定流动加剧,泵的水力损失增大;高含气率下,平衡孔打破叶轮内聚集的大气泡,能有效提升叶轮出口位置的叶片表面静压,降低叶轮内水力损失。平衡孔可以显著改善叶轮内气相分布,越靠近平衡孔中心位置,其改善效果越好,而远离平衡孔中心位置的气相分布基本不受影响。