作者在国家自然科学基金（51879121）和江苏省自然科学基金（BK20190851）的资助下,选取高层建筑增压送水、城市采暖系统循环、消防增压及设备配套等领域常用的管道离心泵为研究对象。叶轮与蜗壳之间的动静干涉作用是离心泵内产生压力脉动的重要原因,叶轮几何参数的优化可以有效降低动静干涉引起的压力脉动。由于叶轮几何参数过多,非定常特性优化周期长,所需计算资源大,以降低泵压力脉动为目标的优化方法并不成熟。泵设计参数的优化范围大多是连续形式,基于离散取值的优化方法对有经验的设计人员具有更强的针对性,能有效减少计算时间,同时泵的设计参数取整有利于机械加工制造,因此对具有多变量离散的泵非定常特性问题进行优化具有重要意义。目前线性离散优化问题已经具有较为成熟的解决方法,但针对非线性程度较高的离散优化问题仍缺乏有效通用的解决方法,无法在真正的离散空间中进行寻优。因此,研究一种具有离散变量的离心泵非定常特性优化方法,降低离心泵的压力脉动,具有重要的学术意义和工程价值。本文主要研究内容和创新点有:（1）总结了目前国内外离心泵非定常流动的研究现状和泵水力优化设计方法,介绍了经典遗传算法的数学模型和改进策略,针对离散优化问题提出了一种改进离散型遗传算法,从二值码串表示离散变量取值的位置和自适应遗传概率两个方面进行改进。将改进后的离散型遗传算法与经典遗传算法进行对比,通过4种经典测试函数对其进行了测试验证。结果显示改进后的离散型遗传算法均能准确找到测试函数的全局最优值,迭代次数减少,收敛速度更快,收敛精度更高。（2）搭建了管道泵外特性和压力脉动测量的开式试验台。基于快速傅里叶变换对比分析了试验和数值模拟压力信号的频域特性,验证了数值模拟的准确性。同时基于小波变换分析了试验压力信号的时频域特性。进口弯管在小流量和设计流量工况下压力脉动主频为2倍轴频,大流量下主频为1倍轴频。蜗壳内的压力脉动主频大部分为叶频,叶频处压力脉动幅值不随时间发生明显变化。（3）通过将近似模型和改进离散型遗传算法相结合的方法对管道泵的叶轮进行了优化。选取了叶轮6个几何参数作为优化变量,以管道泵设计流量下的效率为优化目标,扬程为约束条件。采用拉丁超立方抽样方法在决策空间内选取90组样本数据,并得到对应的泵效率和扬程。采用响应面模型对泵效率和叶轮几何参数之间的数学关系进行了拟合,通过改进离散型遗传算法对其进行寻优,选取三组较优方案进行了对比分析。对管道泵内部流动损失进行了分析,并研究叶轮几何参数对管道泵性能参数的影响。结果发现响应面模型能够准确拟合效率和叶轮几何参数之间的数学关系,叶轮优化后不同流量下泵计算效率均显著提高,0.6Qd、1.0Qd和1.4Qd工况下泵效率的最大增幅分别为7.05%、5.98%和3.38%。叶轮效率显著提升,输入功率降低,叶轮和蜗壳中的能量损失显著降低。优化后叶轮和蜗壳内部的流动损失面积明显减小,整体流动损失显著降低。叶片出口安放角、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片包角对管道泵的性能影响较大。（4）以管道泵隔舌处监测点的压力脉度强度系数为优化目标,效率和扬程为约束条件。在决策空间内通过拉丁超立方抽样选取40组样本数据。基于前馈人工神经网络拟合压力脉动与叶轮几何变量之间的关系,采用响应面模型拟合效率、扬程与设计变量之间的关系。基于改进离散型遗传算法对三个近似模型在离散决策空间内进行寻优,并对最优方案进行数值模拟验证。结果发现优化后各流量工况下的效率均显著提升,1.0Qd工况下效率增幅最大,为2.97%。设计流量和大流量工况下泵隔舌处压力脉动强度系数明显减小,改善了叶轮和蜗壳中的流动分离现象,压力脉动强度分布较为均匀,压力脉动强度梯度降低。