近年来随着数值模拟和优化设计技术的发展，用于潜水井泵后，使其性能得到了很大程度的提高，但由于受到效率和泵扬程的限制，在某些特定场合仍不能满足需求。

而叶轮作为井潜泵的核心液压部件，它对泵的水力性能有着非常重要的影响，因此叶轮液压装置的优化，具有非常重要的研究意义。

目前国内外有学者已经将近似预测模型，和智能优化算法应用于一些泵模型，以此来优化设计并提高泵的性能。

外国的科学家们对单级离心泵的流体动力学特性进行了研究，发现当该泵受到定时效应变化规律的影响时，便会出现一个既可以增加泵扬程和效率又可以降低压力脉动强度的最佳位置。

这些科学家们还研究了五级离心泵中叶轮的正时效应，以及正时效应引起的泵级之间的叠加效应，但是他们发现，在这个时候泵的扬程和效率变化不大，但是振动频率和振幅变化很大。

有人对叶片扩散器在不同时序位置时，对于圆形外壳周长进行了研究，并且跟据研究结果，生成了一套理论。

科学家们基于上述分析方法，将多级潜水井泵做为研究对象，为提高潜水井泵的性能和效率，以及开发新型泵模型提供了依据和参考，那么新的模型该如何建立呢？

国外的科学家们对多级潜水井泵进出口段，叶轮，空间导叶组件等进行流体计算域模型，将出入口部分的长度设置为出入口直径的 4 倍，从而使流体充分发育。

科学家们还使该泵的第一级进水口采用非预旋转流，第二级后的进水口则采用旋转流，因此第二级的内部流型就可以代表后续的所有流型。

后续仿真计算的基础是网格描绘，网格的质量将会直接影响仿真结果，非结构化网格分布较随机，可以生成简单快速，灵活，可以适应各种复杂的几何形状。

但是非结构化网格也存在着一些问题，它的局部网格划分质量较差，从而导致整体网格质量差，并且还会伴随着数量大，计算求解时间长等问题。

结构化网格需要依赖模型的块拓扑，这将会导致网格划分更的复杂和耗时，但科学家们考虑到其规则的节点分布，并且所需的时间更短，所以还是采用了结构化网格划分方法进行网格划分。

这样一来大多数的网格单元就会具有相对接近的纵横比，并且网格的整体形状也会更加平衡。

其中的平均翘曲因子用来表示网格单元形状的变形程度，在该模型中，平均翘曲因子为数值较低，这表明大多数网格单元的形状相对较好，没有明显的变形或变形。

为了分析泵的压力脉动变化的规律，科学家们将四个监测点，分别设置在入口和出口中心位置附近的二级叶轮流道中，以及入口和出口区域中心位置附近的二级空间导流道中。

为了验证模型和仿真参数设置的合理性和准确性，科学家们搭建了潜水井泵性能实验测试平台，其中要包括智能压力变送器、电磁流量计、电动调节阀、电子电动执行机构等。

在开始测试之前，科学家们将潜水井泵放入水中，运行潜水井泵使管道排出空气，之后才关闭阀门，实验从零流量开始，然后阀门开度逐渐增加，流量也在由小到大递增。

在这一过程中，采集到的流量数据还是比较稳定的，科学家们得到一个结论，在标准工作条件下，收集的数据点较多，而在小流量和大流量条件下，收集的数据点数量相对较少。

由于该模型是两阶段模型，实验模型是六阶段模型，因此接下来的步骤就是将仿真获得的两阶段数据转换为六阶段模型。

在标准工况下，实验结果与数值模拟结果基本一致，模拟结果略低于实验结果，但是最大误差不超过3%，同时仿真效率略高于实验效率，最大误差不超过3.4%。

这些数据表明仿真结果是完全可以替代实验试验结果的，并且可以预测潜水井泵的实际性能，这一数据也进一步的为仿真实验提供了依据。

仿真测试与实验测试出现误差的主要原因是，一个受计算机配置和网格量的影响，而另一个则是受仿真模型简化的影响。

但是影响井用潜水泵水力性能的几何参数还有很多，包括进出口放置角度、进出口直径、出口宽度、叶片包络角、正时位置等因素。

其中叶轮入口和出口直径，将对空间导叶的组装和潜水井泵的径向尺寸产生影响，所以它们不被视为此设计优化的目标参数。

科学家们采用专用软件的筛选试验实验设计模块，对叶轮进出口放置角度、出口宽度、叶片包裹角和正时位置进行显著性分析。

因此科学家们就可以通过本次模拟实验得知，潜水井泵的性能想要提升，应该从案方面下手，应该如何去改进，这对潜水井泵的发展起到了很大的推动作用。

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