中文摘要：

潜水舰船中直接推动武器发射的离心式水泵是涡轮泵发射系统的关键部分，而涡轮泵发射系统是当前国际最先进潜水舰艇装备的武器发射装置，到目前其应用在我国还是空白，亟需发展。由于武器发射所持续的时间极短（0.8秒内），离心泵的整个工作过程处于快速启动阶段，属于高度瞬态工况，对离心泵在这种工况下的研究，国外做了一些零散的初步工作，且具体内容很少公布，而我国在此前未有研究。鉴于该基础研究对涡轮泵发射系统研制与应用具有决定性意义，并且对通常的管路水锤预测防护也很重要，本课题将针对快速启动的离心泵在各种不同内部参数和外部环境参数下的瞬态特性做系统的数值仿真及试验研究，研究叶轮内部不稳定流动，建立数值计算模型，预测离心泵快速启动的水力特性。最终将结果用于预测涡轮泵武器发射系统中离心泵的工作特性，还可编制计算软件应用到其他通用机械场合。

结论摘要：

直接推动武器发射的离心泵是当前国际最先进潜水舰艇武器发射系统的关键部分，离心泵在发射过程中处于快速启动阶段，对离心泵在这种特殊工作条件下的特性研究具有明确的工程意义和理论价值。本项目通过试验研究和数值模拟结合的方式，研究离心泵快速启动过程中所体现出区别于稳态过程的瞬态水力特性，揭示瞬态工作机理，保证离心泵快速启动瞬态过程的可靠性，并获得适合于工程应用的瞬态过程动态特性分析方法。项目开展过程中，对离心泵不同启动加速度和管路特性参数下进行启动试验，分析了关键参数对瞬态特性的影响，并将瞬态试验结果通过无量纲化的参照对比方法与稳态特性进行比较分析，揭示瞬态特性与稳态性能的区别；基于能量的守恒法则建立瞬态物理模型，推导系统基础方程式并将其模型化，将瞬态特性分为定常特性与非定常影响部分来考虑，导出支配系统瞬态特性的物理现象的状态方程，从而建立一元的启动过程数值预测模型；建立了离心泵快速启动过程的二维瞬态流场的描述模型，对叶轮加速过程的瞬态流场进行初步探索，开展了简单物体突然启动过程的非定常流动的数值研究。整个工作拓展了离心泵理论研究工作，并为进一步开展瞬态过程内部流动研究打下了基础。