喷水推进轴流泵是喷水推进器的关键部件,其性能的优劣对喷水推进器的总体性能好坏起重要作用。作为喷水推进器的核心部件的喷水推进泵在工作时很容易产生空化,并且空化的发生会造成泵的推力下降、效率减小、噪声增大,甚至会导致泵的叶轮表面金属剥蚀。因此,对于喷水推进泵的抗空化性能的研究显得尤为重要。本文利用商业软件Fluent,对喷水推进轴流泵泵级进行空化流动数值模拟研究。首先对叶轮空化的发展过程进行研究,发现随着有效空化余量的逐步降低,空化区域向叶片出口边方向和相邻叶片压力面方向拓展。其次分析了叶轮内的流动状态,发现空化尾迹区水汽混合区域流体流动方向混乱,形成液流的反向射流,导致空化区域尾迹部分出现旋涡。进而探究了空化诱导扬程下降的机理,即空化的出现导致泵产生附加水力损失,一种是空化引起流动状态变化的直接作用,另一种是空化引发叶片表面的载荷分布发生改变,从而对泵的性能产生间接作用。对不同转速工况下喷水推进轴流泵原型空化特性进行研究,发现在一定流量工况下,随着转速的减小,临界空化余量越小,空化比转速越大,叶轮流道空化区体积越小,抗空化性能越好。为了提高喷水推进泵的抗空化性能,本文还开展了主要几何参数的改变对喷水推进轴流泵空化特性影响规律的研究。研究结果表明:叶顶间隙值增加时,吸力面空化和叶顶空化两部分同时加剧,泵的抗空化能力下降;叶顶最大叶片厚度的减小和最大叶片厚度位置的后移,可以提高喷水推进轴流泵的抗空化性能;叶片安装角增大,空化域向叶片出口边方向和叶根方向拓展,喷水推进轴流泵的抗空化性能下降;叶片正弯可导致空化面积增大;叶片反弯程度增加,空化区域面积减小,可以改善喷水推进泵的抗空化性能。