随着社会的进步和工农业的高速发展，人们对设备的要求越来越高，由于自吸泵能够实现自吸，便于远程控制，因此广泛应用在工农业多个领域，这就对自吸泵的自吸性能及效率等方面提出了更高的要求。而目前对影响自吸离心泵自吸性能的因素尚未完全明了,业界主要根据经验及大量的试验来选取参数,对其内部流场流动机理研究不多，导致研发周期及成本会大量增加，且自吸性能达不到预期的效果。本论文在对现有自吸泵研究成果总结的基础上,通过对普通多级离心泵进行简单改进，采用理论分析结合泵内流场定常数值流体力学模拟及正交试验的方法，发现结构参数对自吸性能的影响，并对自吸泵的内部流场及相关零部件进行了优化设计,确定了最优方案，最后制造出实体泵,并进行了实验验证。本文为离心式多级自吸泵的优化设计提供了依据，具有一定的工程实用价值。本文的主要研究内容如下:（1）理论分析与实验相结合，首先对自吸泵原理进行了介绍，其次对主要零部件功能进行了分析，最后对自吸泵的关键零部件进行了具体设计，并对整泵进行了3D建模。（2）运用定常数值算法，分别模拟了内混式多级自吸泵与普通多级泵在正常运行时的流场的压强和流速的分布及外特性变化特征，从而找到相同条件下，自吸泵内部零件对水力性能的影响，为以后自吸泵的设计研究打下基础。（3）利用正交试验的方法，结合测试数据，分析了回流孔大小，初始液面高度，回流阀弹簧片厚度，气液分离室形状等对自吸性能的影响，研究主次顺序关系，获得了最优的结构尺寸组合。（4）运用有限元分析对回流阀座进行了静力学强度模拟，并模拟了阀座在60℃的条件下10000小时后发生蠕变时的力学性能。（5）对实体泵进行测试，确定了自吸泵的水力性能与自吸性能曲线，并与模拟结果进行对比，说明了数值流体力学模拟的方法能够准确的预测多级自吸离心泵的性能和内部流动特性。