空化是一种包含多尺度相变过程的物理现象,广泛存在于离心泵的实际运行中。工程上常用通气的手段对空化进行抑制,但由于气泡与空泡相互作用机制的复杂性,其内流机理尚未完全揭示,通气对离心泵空化的发生和发展规律具有重要的学术意义。本文采用试验研究与数值模拟相结合的方法进行了不同转速、不同来流含气率下离心泵内空化流动特性研究,本文主要研究内容和创新性成果如下:1.搭建了离心泵空化工况通气试验台,测试了自然空化工况与来流含气条件下试验泵在不同转速下的空化性能,研究结果表明:（1）试验泵在自然空化工况下,随着测试转速的降低,试验泵空化性能呈现下降趋势,并愈发不稳定,在低转速时发生空化,性能曲线已经不再是平滑下降。其压力脉动主频为叶频,随着空化数的降低,压力脉动主频的幅值逐渐增大,增长速率也越来越大。（2）额定转速下来流含气条件的空化流动过程中,在扬程下降3%阶段通入少量气体,能适当提高试验泵扬程下降3%的稳定性,含气率为1%的效果尤为明显;试验泵极限工况的表现:扬程随来流含气率的增大而提高,效率随来流含气率的增加呈先增加后减小的趋势;更高的含气量会造成试验泵压力脉动加剧。（3）中等转速下来流含气条件的空化流动过程中,以来流含气率0.7%为分界点,小于0.7%时,在试验泵达到断裂空化数之前,运行稳定性高于自然空化工况,各工况间性能变化趋势都较为相似,高于0.7%时,试验泵在扬程陡降阶段外特性曲线变得紊乱;0.7%的来流含气率在在扬程下降3%时效率比自然空化下高1.5%左右,压力脉动主频幅值较含气率0.3%的工况降低了大约70%,提高了试验泵的运行稳定性。（4）低转速下来流含气条件的空化流动过程中,来流含气率为1.3%在空化数σ为0.2-0.6时对试验泵效率的提高最为明显;在含气率为1.6%的工况下,试验泵压力脉动主频幅值突然大幅降低,与此同时对应的效率还略高于自然空化工况的效率,说明气泡堵塞流道造成试验泵性能下降,同时并没有互相促进对方破裂而造成试验泵的内流波动,加速了气液混合物在流道中的运动,提高了运动效率;但其他空化数区间,各含气率下的扬程曲线出现了不同程度的下降,说明来流含气工况对试验泵低转速运行工况负面影响较大。2.发现了离心泵自然空化与来流含气空化内部流场的差异。在相同的进口压力下,相比自然空化工况来流含气条件下的空化在叶轮进口处聚集的气泡更多,轮毂侧的液体在离心作用下被推出,气泡不断向叶片后缘聚集,并在叶轮通道中凝结,如果进口压力进一步降低,因低压产生的空泡将堵塞整个流道;通入的空气改变了空化产生的空泡在叶轮流道中的分布,使得在来流含气条件下,少量的气体能够对流道壁面进行润滑,但在NPSHr值较低时,无论是否通入气体,流场都会朝恶化的方向发展,导致试验泵在通入气体后,扬程曲线提前下降。3.获得了离心泵额定工况下含气率为1.0%的压力脉动变化规律。轴频信号随着空化数的减少逐渐减弱,因此随着空化程度的不断加重,空泡堵塞各个流道后引起的不稳定现象使得叶频信号越来越强;从逆时针沿向蜗壳出口发展,压力脉动幅值逐渐减弱,从隔舌靠近叶轮位置、隔舌前端到隔舌靠近蜗壳出口位置,其压力脉动幅值依次大幅减弱。从压力脉动频域图能发现各监测点的主频以叶频为主,其他峰值较高的频率以叶频的倍数为主,幅值强度向高频方向逐渐减弱。