自由表面漩涡是水工建筑物进水口前常见的水力现象,在水电站引水管道,溢洪道,导流隧洞,泵站进水池和船闸等进水口时有发生。自由表面漩涡发展到一定程度将演化为吸气漩涡,给工程建筑物和设备带来严重危害。自由表面漩涡的生成和演化机制复杂,研究自由表面漩涡运动的现象和规律,揭示其流动机理,是大量工程实践提出的迫切需要解决的问题。首先对轴流泵装置进行外特性试验,通过对测试数据整理分析,结果表明：在叶片安放角为0(?)转速为2400r/min工况下,该装置的最高效率约为72.43%,对应的最优流量约为33.6L/s,扬程约为2.00m,功率约为0.912kW。本文在实验观测的基础上,采用国际先进的V3V非接触体三维测量技术,对自由表面漩涡演化不同阶段的流场结构进行了测量,通过对测量数据进行分析,得到自由表面漩涡流场四种涡型随时间演化规律和随空间变化的规律。自由表面漩涡在演化过程中,圆周速度Vu在涡核内分布的特征是涡核中心的数值接近于零,漩涡圆周速度在随着半径的增大而增大,当增大到一定的程度后又逐渐减小,在此变化过程中存在最大值。漩涡圆周速度随着半径变化的规律不随漩涡发展阶段而变化,即圆周速度随半径的变化是一个相似的规律。自由表面漩涡在演化的不同阶段,圆周速度最大值在深度方向的变化基本上是相似的,随着所取截面深度的增加,圆周速度基本上是先增加,增加到一定值后逐渐减小,其最大速度不在水面上,而是在水面以下某一深度。漩涡圆周速度最大值随截面深度的变化的规律也不随漩涡发展阶段而变化。随着圆截面半径的增加即随着积分半径的增加,同一水平断面涡核附近的环量值越来越大,环量变化幅度也逐渐增大,漩涡环量值随着半径的变化规律不随漩涡的发展阶段变化；随着水平断面位置的升高,环量值基本上也越来越大,且圆截面半径越大,增加的幅度也越大,漩涡环量值随着截面深度变化的规律也不随漩涡的发展阶段变化。通过在进水池表面放置漂浮球,增加进水池进水口的淹没深度和在进水池表面加盖板的方法可以有效的消除自由表面漩涡。