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随着计算流体力学和流体测试技术的快速蓬勃发展,离心泵内的流动问题研究发展迅速,但由于离心泵叶轮反问题的复杂性,其进展缓慢,目前离心泵叶轮的设计主要还是基于传统的设计理论,其优化设计难以实现。近年来,本课题组已先后将响应面、不完全敏感性、伴随方法、自由曲面变形等优化理论和方法成功应用于二维及三维离心泵叶轮的优化设计中,不断丰富了水力机械优化和反问题研究的理论和方法。本研究在课题组前几年工作的基础上,将本征正交分解(POD)方法引入到水力机械优化设计领域,研究分别以离心泵二维叶轮和三维叶轮作为对象,叶片型线使用泰勒多项式和Bezier曲线进行参数化描述,通过对叶片控制参数的扰动来产生初始的样本集,应用CFD方法进行泵内部的流动模拟,快照集矢量包括叶型控制参数和工作面的总压分布,同时编制了基于MATLAB的程序代码。具体研究内容包括以下几个方面:1.将本征正交分解理论引入到水力机械优化设计领域,提出一种离心泵叶轮反问题方法—基于本征正交分解(POD)的离心泵叶轮反问题。算例结果表面,基于POD方法的离心泵叶片反问题方法具有良好的稳健性和很高的精度,同时可以极大地降低反问题的计算量,进一步完善了水力机械优化设计理论。2.提出了基于POD方法的离心泵叶轮反问题迭代修正算法,根据CFD数值模拟结果和POD计算结果的差距来修正总压分布,然后继续进行反问题的迭代。3.叶片型线的控制、离心泵叶轮反问题方法均由MATLAB程序代码实现,该方法精炼具有较强的稳定性。4.应用泰勒多项式对离心泵叶轮二维圆柱叶片进行参数化控制,并基于POD方法进行反问题验证,算例结果证明了POD方法对二维叶片反问题的适用性。5.应用高阶Bezier曲线对离心泵叶轮三维扭曲叶片进行参数化控制,并基于POD方法进行反问题验证,算例结果证明了POD方法对三维叶片反问题的适用性。