本文的研究是在国家自然科学基金“带分流叶片离心泵流固耦合诱导振动特性研究”(51009072)和国家科技支撑计划项目“百万千瓦级核电离心泵关键技术研究”(2011BAF14B04)的资助下完成的。　　低比速离心泵具有小流量、高扬程的特点，在给水排水、石油化工、农业工程、能源工程和航空航天等领域有着广泛的应用。工程实际中，低比速离心泵常在偏工况的小流量下运行，常伴有驼峰，其水力性能、运行可靠性及稳定性均会降低，因此对小流量下低比速离心泵内部流场的分析显得尤为重要。本文采用理论研究、数值模拟和PIV(ParticleImage Velocity)测量相结合的研究方法，对IS50-32-160低比速离心泵小流量下非稳态流动特性进行了详细的分析，主要研究内容和成果如下:　　1.系统总结了采用PIV试验和数值模拟技术对离心泵内各种非稳态现象研究的国内外进展;归纳了流体力学中基本控制方程的基本形式及几种非直接数值模拟方法;介绍了本次试验所采用PIV装置的具体参数和试验步骤。　　2.对0.6Qd和1.0Qd工况进行了PIV试验，分析了不同相位下绝对速度与相对速度图。研究结果表明:叶轮内绝对速度和相对速度均随着半径的增大逐渐增大，同一半径处速度从压力面向吸力面变化不大;不同相位下的绝对速度与相对速度分布总体趋势一致，随着叶片与隔舌夹角的减小，叶轮进口的绝对速度值逐渐减小，相对速度值逐渐增大;0.6Qd工况速度梯度大于1.0Qd工况，更加容易发生非稳态流动现象。　　3.进行了网格无关性验证，通过改变整体网格数量并首次改变叶轮网格数量，并分析了四种网格块结构对计算结果的影响，得到了最经济和适用于本方案的网格;对比分析了三种湍流模型在0.6Qd和1.0Qd设计流量下的模拟精度。研究结果表明:整体网格数量的增加对叶轮内绝对速度的影响较大，对蜗壳内绝对速度影响较小;叶轮网格结构的变化不仅会影响到叶轮内速度，而且对蜗壳内速度分布也有较大的影响;不同湍流模型预测泵内部速度场存在差异，综合考虑选取基于SST模型的分离涡模型(Detached Eddy Simulation，DES)最优。　　4.采用DES模型对0.4Qd、0.5Qd和0.6Qd三种小流量工况进行了非定常数值计算，研究结果表明:靠近隔舌的流道内均存在漩涡，漩涡从压力面开始产生，随着叶片向隔舌靠近，叶轮出口的漩涡逐渐增大，而随着其远离隔舌，流道内的涡逐渐减小并向吸力面移动。随着流量的减小，隔舌对叶轮内相对速度的干扰作用加强，尤其是叶轮出口处的速度分布，加剧了流道内速度分布的不均匀性及“射流-尾迹”结构。科氏力即旋转作用在流动过程中一直起着主导作用，且随着流量减小科氏力作用增强。通过对叶轮出口绝度速度、叶轮进出口速度环量及泵内部损失的分析找到了造成0.4Qd及0.5Qd扬程下降的主要原因是叶轮内的流动损失。　　5.对叶轮和蜗壳监测点压力信号进行了频域分析，发现了监测点的主要频率峰值在0～400Hz之间，叶轮内的主要脉动频率为轴频及其倍频，脉动强度在轴频最大，叶频最小;蜗壳内监测点主要脉动频率为叶频及其倍频，叶频下脉动强度最大且分布规律最复杂。　　本文的研究为低比速离心泵在小流量下的模拟方法提供了一种思路，同时详细分析了泵内部的非稳态流动特性，为泵小流量工况研究提供了借鉴。