本研究得到中船重工某研究所专项基金资助。　　轴流泵是一种高比转速泵，其单位流量大，被广泛应用于国民经济的各个领域。因此，开展高效的轴流泵设计和性能优化，既有理论意义，又有实际应用价值。由于轴流泵内部流动复杂，不同的运行工况和结构参数都对性能产生不同的影响。轴流泵在小流量工况下运行时，出现不稳定的马鞍区，会引起泵机组的结构振动和剧烈的噪声，严重时甚至会使机组无法正常运行。因此，对轴流泵在小流量工况下的流动特性和机理进行研究显得尤为重要。叶轮和导叶作为轴流泵的核心部件是提高整泵性能的关键突破口。　　在确定叶轮形式和参数之后，研究叶轮与导叶的匹配问题对轴流泵性能的影响具有现实意义，叶轮与导叶的匹配问题是叶轮机械领域研究的热点之一，到目前为止，系统性的研究叶轮与导叶匹配问题的研究报道不多;叶轮与导叶的动静干涉，会引起剧烈的振动和噪声，而流场中的压力脉动是最主要的振源，采用试验方法测量泵内部压力脉动时，由于试验设备不可避免的会对内部流场产生干扰，获得准确的压力脉动数据存在一定的难度。而随着计算机技术的发展，使用数值模拟软件对轴流泵内部流动特别是小流量工况和不同导叶数时的流动特性及压力脉动分析成为重要的手段之一。　　基于上述考虑，本文采用三维湍流数值模拟作为主要研究手段，对轴流泵的3种不同导叶—叶轮匹配方案进行了全流道数值模拟和实验研究，总结了规律，为高效的轴流泵设计提供一定的参考。本文的主要研究工作及取得的成果如下:　　1、采用标准k-占模型对轴流泵不同运行工况进行定常数值模拟，对叶轮和导叶流道内的速度分布和静压分布等进行分析;分别对3种不同导叶—叶轮匹配方案（导叶数分别为5、7、9，叶轮叶片数均为4）对轴流泵的影响进行对比分析;　　2、对3种不同导叶—叶轮匹配方案进行实验研究，重点对其能量性能特性进行预测，并将数值模拟结果与实验结果进行了分析比较;　　3、基于定常计算结果，采用SST模型重点对小流量工况(0.8Q)进行非定常数值模拟;设置压力脉动监测点，对重点位置的压力脉动特性进行监测;并且对不同导叶数方案下的压力脉动情况进行比较分析;　　4、本研究得到如下结论:　　(1)通过数值模拟得到的额定工况下的扬程值和效率值都比设计值偏高。在小流量工况运行时，流量—扬程曲线出现轴流泵特有的马鞍区。在设计工况下，叶轮叶片和导叶叶片工作面和背面的压力分布较为均匀，在叶轮叶片进口边靠近外缘处，存在一个容易发生汽蚀的低压区，经过导叶的能量回收后，导叶出口截面上速度分布较为均匀;在小流量工况运行时，叶轮进口靠近外缘侧，以及叶轮出口靠近轮毂侧极易产生回流。　　(2)导叶对上游叶轮流场的特征并无明显的影响，在相同流量条件下，导叶对叶轮内的流动影响不大，而在极小流量工况(0.5Q)，叶轮进口的流动结构差异明显;导叶数对于轴流泵外特性的影响主要体现在小流量范围，采用不同导叶数方案时，对应工况点的最高效率随着导叶数的增加而增加;小流量工况时，导叶数对轴向速度的影响不大。实验预测结果与数值模拟结果较为吻合，在设计工况下，7导叶数方案的性能最好。　　(3)小流量工况(0.8Q)时，叶轮进口的压力脉动频率主要受叶片通过频率的影响;动静干涉区的压力脉动峰值主要出现在轴频和叶频处，且以低频特征为主;导叶出口截面的压力脉动幅值沿径向从轮毂到轮缘逐渐减小。流量从0.5Q增加到1.0Q，动静干涉区的压力脉动幅值随流量先增大后减小，在0.8Q时，压力脉动幅值到达最大值。由于导叶的干涉作用，导叶进口截面处的压力脉动幅值比叶轮出口截面处的压力脉动幅值小。采用不同导叶数方案时，不同截面的压力脉动情况仍然以低频脉动为主，导叶数对轴流泵内压力脉动规律以及特征脉动频率的影响不明显。