低比转速离心泵具有流量小，扬程高等特点，在石油、化工等多个领域有着广泛的应用。离心泵叶轮作为能量转换的关键过流部件，对其进行优化设计具有重要的节能降耗的意义。本文结合低比转速离心泵的结构特点，针对离心叶轮的主叶片和分流叶片，以效率为目标，选择分流叶片的起始直径和周向位置、叶轮叶片出口偏置程度作为控制参数，并在原型泵基础上设定优化范围，结合遗传算法和人工神经网络进行优化设计，获得最优叶轮模型。并对优化前后叶轮的离心泵进行数值模拟，对比分析泵内流场和性能，并通过外特性实验对性能进行验证分析。(1)利用UG三维建模软件对模型泵主要过流部件进行实体造型，包括诱导轮、具有分流叶片的离心叶轮和蜗壳。利用NUMECA软件，采用六面体结构化网格对过流部件进行网格划分；(2)将叶轮原始几何进行参数化拟合，以效率为目标，提出两种优化方案，方案一以分流叶片起始直径D2为优化变量，方案二以分流叶片周向位置θ、叶片(主叶片和分流叶片)出口偏置程度H两个参数作为优化变量，对离心泵叶轮进行优化设计；获得两种优化方案下的叶轮优化几何模型；(3)基于雷诺时均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型，对优化前后叶轮离心泵(共3组)进行整机定常数值模拟，对比优化前后泵内流场的变化，总结分析优化后离心泵性能提高的原因；(4)将优化前后的离心泵(2组)进行实验研究，获得泵的外特性曲线，验证数值模拟方法的准确性和优化的可靠性。