空蚀是指由空泡溃灭时释放的巨大压力反复冲击物体表面,从而引起的材料疲劳破损甚至表面剥蚀,这种空蚀破坏会大大降低水力机械的效率和安全性。本文采用流体体积法（VOF）和Schnerr-Sauer空化模型,结合非定常湍流模型,对绕Delft Twist-11型水翼的空化流动进行了模拟。在此基础上,对比分析了4种现有空蚀模型对水翼空蚀预测效果的优劣,探究了空蚀产生过程中的能量传递机制,并选取了相对准确的空蚀预测模型。最后,基于空化仿真方法和所选空蚀预测模型对一台双吸离心泵内全流场空化及泵内空蚀分布进行了计算。主要研究内容及结果如下:1、对Delft Twist-11型水翼的空化模拟研究,验证了采取的数值策略的准确性,分析了不同空化数下Delft Twist-11型水翼周围的空化发展与涡流结构的相互作用。研究结果表明:空化和涡流呈现出强烈的相互依存关系。在空腔的初生阶段,片状空腔对涡结构有重要影响,当空腔产生一次脱落时,涡结构的演变将对局部的空化流动产生显著影响。此外,空腔的一次脱落促进了一次脱落U型涡的形成;空腔二次脱落诱发了二次脱落U型涡的产生。2、分析了4种基于能量传递的空蚀预测模型的预测准确度,并确定了n=3时的修正GLM模型的空蚀指标Es可作为后续空蚀预测研究。基于空蚀预测指标Es对3个空化数下扭曲水翼的空蚀进行了计算,计算得到的空蚀分布符合空化的流动规律。3、研究了双吸离心泵的非定常空化流动和能量损失特性。分析研究表明:壁面熵产与空腔演化密切相关,总熵产随空化发展呈现规律性波动,空腔生成阶段叶轮总能量损失逐渐增加,空腔溃灭诱导的流动失稳促使叶轮总能量损失达到峰值,使得叶轮总能量损失变化较蒸汽体积分数演化呈现出一定滞后性。4、利用上述空蚀预测模型对双吸离心泵的空蚀风险进行了预测计算,得到了空蚀风险较高的区域,并量化了空蚀程度。计算结果表明:在进口压力不低于该泵的必须汽蚀余量时,空蚀主要分布在叶轮叶片吸力面及叶轮前盖板,且叶片表面的空蚀风险高于前盖板。