核主泵发生空化时，扬程和效率会迅速下降，同时产生振动与噪声。当核主泵提供的压头过小时，冷却剂不能及时带走堆芯内的热量，长时间的运行可能会导致堆芯过热产生偏离泡核沸腾，严重情况下会使反应堆燃料棒融化。对核主泵的空化数值模拟预测可以极大地节省设计费用和前期准备工作，同时可以更为深入分析内部流场等特性，而空化数值模拟计算的核心在于空化模型的建立。　　本文应用理论分析、数值模拟与试验研究相结合的方法，基于混流式核主泵高温高压工质的物性考虑热力学效应改进空化模型，得到考虑因素更为全面的核主泵空化数值计算模拟。对核主泵进行了模型设计优化、实体建模、湍流模型和空化模型适用性选取、空化模型的热力学优化，应用空化定常和非定常计算与试验进行对比研究。主要内容如下:　　1.对比文献详细分析了常用的湍流模型和空化模型的优缺点，同时对核主泵网格无关性进行验证，得出为确保计算的准确性，总体网格数划分大于350万时合适。　　2.采用不同方案进行优化，叶轮和导叶的不同匹配对叶轮径向力分布规律影响较大，作用在叶轮上的径向力的脉动频率以叶轮通过导叶频率为主，4叶片叶轮和11叶片导叶可较好地改善叶轮的径向力;小流量时，随着流量减小叶轮的径向力和脉动幅值变大，而大流量下，叶轮的径向力和脉动幅值变化相反;效率相对误差在2.5％左右，扬程相对误差在4％左右，说明数值模拟的结果较准确，对核主泵的设计具有指导意义。　　3.采用不同湍流模型对核主泵进行空化模拟，试验值与预测值有一定的误差，大流量与小流量工况下，标准k-ε模型和RNG k-ε模型可以适当提高空化预测的精确度，但多数工况下SST k-ω湍流模型的预测值与试验值最为接近，SSTk-∞湍流模型对核主泵的空化计算最为精确。　　4.不同空化模型的都能有效预测核主泵空化性能曲线的趋势，未发生空化时，三种模型对泵扬程的数值计算结果差距很小，但随着空化程度的加深，不同空化模型的预测值差别开始变大;综合比较，Z-G-B空化模型对核主泵的空化性能预测最为精确;Z-G-B空化模型计算得到的叶片背面空泡分布区域最大，该规律与通过比较空化性能曲线得到的Z-G-B空化模型扬程变化斜率更大现象相同。　　5.临界空化状态的主频振幅最高，且主频信号产生在叶频处，正常状态和空化断裂状态的主频均出现在2倍叶频处，不同状态的各种峰值信号主要为转频的整数倍;叶轮内的压力脉动主要集中在低频区，随着NPSH的降低，高频区域脉动明显逐渐增多，叶轮和导叶的叶片动静干涉是控制叶轮内压力脉动频率的主要因素。　　6.使用热力学界面上的潜热利用率函数与液体中热扩散方程转换代入克劳修斯关系式，通过汽体状态方程可以推导出空化模型的热力学效应修正项，热力学效应对核主泵空化起抑制作用;修正前后的空化模型预测值与试验值趋势相同，随着NPSH的降低，空化模型修正前后的扬程预测值差距变大;修正后的空化模型预测得到叶片背面空泡分布区域减小，且叶片上的压力载荷分布更为均匀。　　7.先对核主泵模型进行水力性能试验，试验得出模型泵最高效率点在流量922.8m3/h，最高效率值为80.48％，额定工况下扬程为14.48m，核主泵具有无过载特性;三个不同流量下，NPSH3的模拟值和试验值相对误差分别为6.78％、2.8％、1.26％，说明对核主泵空化性能的模拟预测具有较为可靠的精度。