近年来，随着石油、煤炭、天然气等化石能源资源量的不断减少，太阳能水泵的设计研究已成为当前水力机械领域研究的一个热点。本项目力图建立具有超宽高效运行区域，较小的关死点功率和高可靠性的太阳能离心泵的水力设计方法。项目主要研究内容和研究成果如下。 （1）试验研究了叶片出口宽度、叶片出口角、叶片数、叶片包角和叶片进口冲角对太阳能离心泵关死点扬程和关死点功率的影响，研究表明各参数对离心泵关死点扬程和功率的影响规律都较为复杂，这与各参数对关死工况下离心泵内部流动规律的影响有着极为密切的关系。 （2）根据大量的实际计算数据，分析了常用的7种离心泵关死点扬程计算方法的计算精度。以比转数作为自变量，应用一元非线性回归分析的方法给出了各关死点扬程的计算方法的修正系数，较大地提高了太阳能离心泵关死点扬程的计算精度。实例计算表明修正后的离心泵关死点扬程的计算公式的计算结果偏差都在5%以内。 （3）应用误差反向传播神经网络（Back Propagation，BP）建立了太阳能离心泵关死点功率的预测模型。网络的实际应用表明网络的平均预测偏差为4%，能够满足工程应用的要求，可为现代水泵设计中关死点功率的计算提供了理论参考。 （4）基于泵内各项损失计算建立了太阳能离心泵全流量范围内的性能预测模型。基于该性能预测模型，以传统的单工况水力设计结果作为初始条件、多个工况下的扬程值为约束条件、多个工况点的加权平均功率值（或加权效率值最高）最小为目标，应用全局优化算法进行求解，从而建立了太阳能离心泵多工况水力性能优化设计方法。采用Isight集成Pro/E、Gambit和Fluent，实现了太阳能离心泵叶轮轴面图多工况全自动CFD优化。 （5）基于统计规律将一天光照标准化，建立了长期光照分布的概率密度模型，通过实验标定建立了峰值光照与全天出水量的关系，根据概率密度模型利用Matlab生成随机峰值光照序列，分别研究了储水箱体积、日需水量、概率密度函数参数对系统供水可靠性的影响，并给出合理取值范围和配置建议。 本项目共出版专著1部；发表论文24篇，其中SCI检索5篇、EI检索13篇；申请发明专利2项，其中授权1项；申请软件著作权登记3项；获省部级二等奖3项；培养硕士研究生2名、博士研究生1名。 2100433B

高效太阳能泵已成为泵节能研究的热点之一。本项目拟对太阳能离心泵水力设计方法的基础问题展开研究，以解决太阳能离心泵运行效率低和全寿命成本高的问题。.针对太阳能离心泵运行工况不断变化的特点，采用改进的分离涡模拟方法、PIV测试和压力脉动试验研究其内部流动规律，以及叶轮与压水室的主要几何参数对泵内外特性的影响；通过对不同设计方案的太阳能离心泵进行外特性试验与数值计算，结合人工神经网络，建立关死点性能预测模型，特别是关死点功率的计算与控制方法；在上述研究基础上结合理论分析，提出具有超宽高效运行范围的太阳能离心泵的水力设计方法。基于内流数值模拟结果，应用强流固耦合方法研究提高太阳能离心泵可靠性的设计理论与方法。.本项目旨在建立具有较小关死点功率，超宽高效运行区域和高可靠性的太阳能离心泵多工况水力设计方法。研究成果对促进我国节能减排目标的实现具有重要意义，同时也为其他类型泵的高效设计提供借鉴。

《离心泵动静干涉作用机理及低噪声水力设计》采用机理分析、试验测试和数值模拟相结合的方法对离心泵动静干涉作用机理及流动诱导噪声的特性进行研究，旨在建立若干高效率低噪声离心泵水力设计准则。系统总结分析了离心泵噪声的分类和产生原因，提出现有的离心泵噪声测量和评价标准已不能满足其噪声评估的需要，离心泵流动诱导噪声是离心泵机组噪声测量和评估的关键。

《离心泵动静干涉作用机理及低噪声水力设计》可供从事流体机械设计和节能降噪研究工作的工程技术人员及高等院校相关专业的师生参考。

多工况水力设计已成为离心泵研究的热点之一。本项目拟对离心泵多工况水力设计中的关键科学问题展开研究，以提高其多个工况的运行效率。.本项目拟采用三维PIV技术研究离心泵全工况下的内部流动特征，采用小波神经网络提出三维PIV粒子图像去噪方法，并结合互相关算法和快速傅里叶变换算法研究粒子图像的精确处理算法。在分析叶轮出口处滑移速度和液流角偏移量的基础上，探索离心泵全工况滑移系数计算模型。基于泵内能量损失的全工况测量建立离心泵多工况性能计算模型。结合EIMS和GASA算法发展求解离心泵多工况性能计算模型的GASA-EIMS算法，研究环境识别因子对求解精度和收敛速度的影响。基于上述研究，提出一种离心泵多工况水力设计方法，并通过试验验证。.本项目旨在建立具有环境识别记忆的离心泵多工况水力设计方法。研究成果对促进我国节能减排目标的实现具有重要意义，同时也为其它叶片式流体机械的多工况水力设计提供借鉴。

受运行条件的限制，离心泵常在非设计工况下运行，特别是核电用泵及舰船用泵常在多个工况下运行。目前，多工况水力设计已成为离心泵研究的热点之一。本项目对离心泵多工况水力设计中的关键科学问题展开了研究，以提高其多个工况的运行效率。本项目的研究成果主要有： （1）提出了基于小波神经网络的PIV粒子图像去噪方法，结果表明，该方法在PIV粒子图像去噪方面优于小波变换，具有较大的SNR值和PSNR值。 （2）以图像变形程度为PIV相机调整的评判标准，开发了图像校正程序来调整相机的位置。结果表明：图像校正方法将相机调整的灵敏度从1°提高到0.286°，将图像变形导致的垂直方向位移从7.73个像素降低到1.26个像素。 （3）对PIV粒子图像进行图像掩模操作，结果表明：与常规的方法相比，图像掩模操作可以有效减少流场边界附近出现的互相关计算错误的查问区数目，提高查问区计算精度。 （4）采用叶轮圆周上不同参考点在不同时刻图像中的位置定位叶轮旋转中心。研究表明：图像定位方法可以有效的预估定位误差；图像定位过程得到的定位精度较高，对相对速度重构影响较小。 （5）采用斯托道拉公式、威斯奈尔公式、斯基克钦公式计算了双叶片离心泵的滑移系数，并根据实验值对计算误差最小的威斯奈公式进行了修正，同时进行了实验验证。结果表明：修正后的滑移系数计算误差均在3.5%以内，最大误差为3.23%。 （6）基于泵内各项损失建立了离心泵多工况性能计算模型，并进行了试验验证。结果表明扬程和效率计算误差均在5%以内。同时提出了一种损失系数修正方法，并对一离心泵的各损失系数进行了修正，研究表明误差小于4%。 （7）采用环境识别记忆方法和均匀变异算子对GASA算法进行了改进，研究表明：与GASA算法相比，GASA-EIMS算法收敛速度快且精度较高。 （8）双叶片离心泵的多工况水力优化结果表明：0.8Qd、1.0Qd和1.2Qd三个工况的加权平均效率比优化前增加了1.46个百分点。PIV实验研究表明：小流量工况下，优化后的失速区和漩涡区明显小于优化前；1.0Qd、1.2Qd和1.4Qd工况下，优化后的叶轮内部流态较好，而优化前叶轮内则存在漩涡和回流。 本项目发表论文13篇，其中SCI和EI检索各4篇；申请发明专利8项，其中授权4项；登记软件著作权1项；获省部级二等奖和中国专利优秀奖各1项；培养硕士研究生3名。