固液两相流泵送广泛应用于电力、环保、食品及采矿等行业。随着深海采矿和填海造岛等新兴领域的发展需要,传统的细颗粒固液两相流研究已无法满足当前粗颗粒泵送系统的设计要求。因此目前在加强泵内细颗粒固液两相流研究的同时,迫切需要开展泵内粗颗粒固液两相流的研究,以进一步丰富和完善固液两相流泵的设计方法和理论。本文以一台比转速111的双叶片泵为研究对象,较为全面系统地研究了泵内细颗粒固液两相流和粗颗粒固液两相流的流动机理,初步揭示了不同颗粒在泵内的运动轨迹和浓度分布及其对泵性能的影响。鉴于数值计算和试验测试各自的优点和不足,本文采用CFD计算方法研究泵内细颗粒固液两相流运动,采用高速摄影试验研究泵内粗颗粒固液两相流运动。本文主要研究成果如下:1、较为系统地总结了国内外双叶片泵、泵内固液两相流动数值计算、粗颗粒固液两相流动试验测试等方面的研究现状。2、在对泵内颗粒受力分析的基础上,分别建立了细颗粒和粗颗粒在泵内的运动方程,并对比分析了二者运动方程间的差异。3、采用标准k-ε湍流模型和Mixture多相流模型对双叶片泵内细颗粒固液两相流进行了非定常数值计算,研究了流量和颗粒物性参数(粒径、密度和体积分数)对双叶片泵内压力脉动和叶轮径向力特性的影响。数值计算结果表明:(1)颗粒的加入对泵内压力脉动特性影响较为明显,蜗壳周向各监测点平均压力脉动随着颗粒密度或颗粒体积分数的增大逐渐增大。输送固液两相流时,选择合适的颗粒粒径、颗粒密度或颗粒体积分数均能适当减小泵内压力脉动。(2)不同流量下,颗粒的加入均增大了泵内叶轮径向力峰值及其峰峰值,最大增幅分别为7.82%和8.21%。4、搭建了双叶片泵能量性能及粗颗粒运动可视化的同步测量试验台,实现了不同颗粒物性参数下双叶片泵能量性能,泵内单颗粒运动规律、颗粒群分布规律、颗粒碰撞及颗粒过泵时间规律的同步采集。测试结果表明:(1)颗粒物性参数对双叶片泵能量性能影响较小。(2)颗粒粒径或颗粒密度越大,单颗粒相对运动偏向叶片工作面的趋势越明显。(3)叶轮内颗粒群主要分布在叶片工作面附近,而蜗壳内各断面处颗粒群分布差异明显。(4)密度较小(ρs=1.09g/cm3)的颗粒撞击隔舌的位置大多发生在隔舌左侧,而密度较大的(ρs=1.75g/cm3)颗粒撞击隔舌的位置则主要在隔舌顶端和隔舌右侧。(5)粗颗粒平均过泵时间随颗粒密度的增大逐渐变短,颗粒密度由1.09g/cm3到1.75g/cm3时,粗颗粒平均过泵时间缩短了22.7%。