2　主泵优化模型与性能

2.1　叶轮与导叶优化模型

基于结构设计等要求，主泵的优化工作主要从以下几个方面开展：

（1）降低压力脉动幅值。

（2）保证泵的最优工况在设计点Qd附近。

（3）提高设计点泵的整体水力效率。

（4）使泵在（0.8～1.2）Qd流量范围内无驼峰和畸变点。

根据上述的优化思路，调整叶轮与导叶的叶片设计，包括对不同流面的安放角和包角进行优化改进，并适度调整轴面形状。对于每一个优化方案，都进行了5个工况（0.8Qd、0.9Qd、Qd、1.1Qd、1.2Qd）的CFD全流道计算，而后进行对比分析。

通过对多个优化方案的比较分析，最终得到该小堆主泵的优化设计结果。图5为此轮最终优化设计后的叶轮示意图，图6为此轮最终优化设计后的导叶示意图。从图5和图6中可以看出，相对于第一轮设计结果，叶片形状有较大的改动；导叶为完全重新设计，导叶数也由原来的9个变为15个。

2.2　水力性能对比

图7和图8所示为优化前后的水力性能计算结果对比，包含扬程与水力效率参数。从图7和图8中可以看出，优化后的扬程在Qd下有所提高，在Qd处H/Hd值超过1.0，达到扬程要求；水力效率在Qd附近整体提升，且优化保持了最高效率点位于Qd处。

2.3　压力脉动分析对比

基于CFD数值模拟，对设计流量1.0Qd下的压力脉动进行对比分析。如图9所示，在叶轮与导叶附近设置压力脉动监测点P1、P2与P3。其中，P1点位于吸水室靠近壁面位置，P2点位于叶轮进口，P3点位于叶轮与导叶之间的无叶区。

图10为P1点位置的压力脉动时域图与频域图。图11为P2点位置的压力脉动时域图与频域图。图11为P3点位置的压力脉动时域图与频域图。从图10～图12中可以看出，在叶轮进口，其频率的主要特征是叶片通过频率。优化模型的压力脉动幅值总体要低于原始模型，而且在P2点时，原始水力模型存在明显的拍频现象，而优化后的模型消除了这种典型的拍频现象，可以改善机组运行的稳定性。在叶轮出口与导叶之间的无叶区，优化模型的压力脉动幅值也有所降低。在P3点，原始设计同样也存在典型的拍频现象，通过优化导叶数与叶轮数之间的匹配，也消除了拍频现象。