空化是一种不利于泵正常运转的现象,轻则影响泵的输送能力,重则破坏泵的过流部件。因此对泵内空化的控制研究具有重要意义。本文首先对TZX700型轴流泵的空化流动情况进行了探究,在此基础上对其进行了抗空化改型,提出了名为叶片导流栅的空化控制结构,随后对改型前后的轴流泵进行了空化流动数值计算、单相流固耦合计算及预应力模态分析,探究了导流栅结构对泵空化特性、结构特性、振动特性的影响,为轴流泵的抗空化优化设计相关工作提供了一定的参考价值。主要研究内容如下:1)对原型泵内的空化分布及发展情况进行了分析,发现原型泵内空化初生于叶片叶顶区域近进口边处,随着空化余量的降低,逐渐向出口边及叶根方向发展。对空化导致叶轮能量特性下降的机理进行了分析,发现聚集在叶片近叶顶区域的空泡对叶轮主流存在阻碍作用,空化较为严重时,过多的空泡会破坏主流流动的连续性及稳定性,致使叶轮流道内的速度分布发生改变,从而影响叶轮内的能量转换,造成泵扬程的下降。2)为了确定叶片导流栅的最佳布置位置,提出了五种不同的导流栅布置方案,对比分析了不同方案的外特性与空化特性,发现近进口边这种布置方案具有更好的抗空化性能。对改型前后泵的内部空化流动情况进行了分析,发现布置导流栅后,泵叶片上空化主要发生区域的空泡体积分数有所下降,且空化区域向着出口边存在一定的偏移。对偏工况下叶片导流栅的抗空化性能进行了分析,发现叶片导流栅在1.1Qd、0.9Qd流量工况下依然具有一定的空化抑制作用。3)对导流栅结构抗空化性能的机理进行了探究,研究发现布置导流栅后,泵叶片上空泡主要产生区域的绝对压力有所上升,空化主要发生区域的低压区延伸长度有所减小,压力场的这两处变化抑制了翼型空化的发展,削弱了翼型空化的强度,且导流栅本身具有的导流作用对翼型空化的发展也具备一定的抑制作用。4)对不同空化余量下改型前后的轴流泵叶轮进行了流固耦合计算及预应力模态分析,研究发现布置导流栅后,泵叶轮的最大形变量有所降低,高形变量区域的面积也有所减小,说明叶片导流栅对泵叶轮的结构强度有所提升。还发现泵内空化的发展对泵的固有振动频率几乎没有影响,叶片导流栅对泵的固有振动频率影响较小,但是对泵的振型存在较为显著的影响。