螺旋轴流式气液混输泵常应用于海上油田、沙漠油田等环境恶劣的地区。油井采出物通常为油、气、水的混合物,在实际生产应用中,井下来流含气率多变,甚至会出现段塞来流的工况。不稳定的来流条件会造成混输泵的增压与扭矩出现波动,降低混输泵系统运行的可靠性。针对该问题,论文选取空气和水的混合物为工作介质,以自主设计的一台三级螺旋轴流式气液混输泵为研究对象,设置入口含气率从20%到80%波动的段塞来流条件,开展了混输泵内部的非定常流动模拟与流固耦合数值计算,探讨了在此段塞来流条件下混输泵内部气液两相流体的运动状态、叶轮增压、扭矩与泵旋转系应力应变的变化规律。首先,建立了三级混输泵内部流体域模型,对段塞来流工况下混输泵内气液两相流动进行了非定常数值模拟,分析了段塞来流条件下泵内气液两相分布及叶轮扭矩的非定常特征。研究发现:在混输泵受到段塞来流影响时,各级叶轮的增压与扭矩均发生显著变化;随着气塞从入口向出口流动,第一级叶轮到第三级叶轮的增压与扭矩依次迅速下降;随着液塞的流入,泵内含气率降低,各级叶轮的增压与扭矩又迅速回升;各级叶轮受气塞影响时叶轮内部平均含气率变化不同,第一级叶轮内平均含气率快速下降随后稳定,第二级叶轮先小幅升高后下降,第三级叶轮先小幅升高,小幅下降然后快速升高。其次,建立了混输泵转动系固体域模型,采用流固耦合的方法,在段塞来流工况下,分析了泵的主轴与叶轮部件在不同时刻的应力应变分布规律。研究发现:在受到段塞来流中大气塞影响时,泵主轴的最大形变量先增大后减小,其最大值相较于低含气率稳定来流工况下增长10.9%;混输泵各级叶轮叶片上应力分布情况与形变量分布情况基本不变,但叶片的最大应力与形变量均发生不同程度的波动变化,如果段塞来流持续时间较长,对泵的稳定运行与安全性会产生明显的不利影响。论文研究成果加深了段塞来流工况下螺旋轴流式气液混输泵的非定常特性,可为设计段塞来流预警系统、提升混输泵运行的安全性提供理论参考。