离心泵运行过程中,空化是一种无法避免的流动现象,它是指常温液体在流场低压区域形成蒸汽气泡的过程。对于泵而言空化通常是有害的,空化会导致泵的扬程和效率出现急剧下降的现象,影响泵内部流体的能量转换;另一方面空化是流体机械材料表面的剥蚀源,空泡破裂瞬间释放的压能和热能会严重损坏泵的叶片表面,缩短泵的使用寿命。同时,空化还会影响流动的非定常特性或动态响应特性。因此,如何更加有效地抑制空化的发生和发展,也是水力机械领域的一个热点问题。本文以某型增压离心泵作为研究对象,依托RNG k-ε湍流模型和基于Rayleigh-Plesset方程的Zwart空化模型对模型泵进行空化定常与非定常数值计算,并与试验结果相验证,研究了诱导轮与吸水室轴向匹配关系以及改变诱导轮子午面楔角等途径来改善离心泵空化性能的方法及其机理,并对离心叶轮及前置诱导轮内的空化发展过程、空化对能量转换的影响和离心泵在空化流场中压力脉动特性进行了深入研究。主要研究内容与结论如下:1.通过分析不同有效空化余量条件下离心泵内空泡体积分数分布云图、诱导轮叶片吸力面静压分布云图和诱导轮与离心叶轮进出口压力脉动特性等,揭示了离心泵内部空化演变发展过程,同时对比分析不同流量工况下空化演变差异。结果表明:流量对离心泵发生空化的起始点有一定影响,大流量最容易发生空化,设计流量次之,小流量不易发生空化。空化会以在液体流场局部低压区形成蒸汽空泡的形式最早出现在诱导轮进口边与轮缘的交汇处,随着空化程度加剧,空泡沿液流逐渐向诱导轮叶片出口延伸,直至充斥整个诱导轮与离心叶轮流道。诱导轮叶片吸力面及流道静压低压分布区与诱导轮流道内空泡分布区相对应。空化流动致使诱导轮与离心叶轮进出口位置的压力脉动波动剧烈,流动不稳定性加强。2.诱导轮与离心泵吸水室轴向匹配对空化性能的影响。选取诱导轮轴向伸入吸水室程度与诱导轮轮毂轴向距离比值分别为0（原始方案）、1.6%、3.2%、4.8%和6.4%的5组离心泵设计方案进行对比分析,揭示了不同诱导轮与离心泵吸水室轴向匹配对空化性能的影响规律。结果表明:适当将诱导轮伸入吸水室一定程度,可改变诱导轮与吸水室匹配交界面处流体的流动状态,为诱导轮提供更稳定的入流条件,同时提前了诱导轮对液体做功,为叶轮提供了良好的吸入环境,进而改善离心泵的空化性能。随着轴向伸入程度的增大,空化性能越好,但达到一定程度后效果趋于平稳;3.诱导轮子午面楔角对离心泵空化性能的影响。选取诱导轮子午面楔角α₂分别为3°、4°、5°（原始方案）、6°和7°的五种方案的离心泵进行分析,揭示了诱导轮子午面楔角对离心泵空化性能的影响规律。结果表明:诱导轮叶缘与叶片根部厚度越薄,叶片对液体的排挤越小,流体流速相对较低,压力较高,空化性能越好。因此适当减小诱导轮子午面楔角α₂,可以显著改善离心泵的空化性能。考虑到减小α₂值提高离心泵空化性能的灵敏度以及诱导轮制造工艺与强度要求,确定针对本研究中的离心泵诱导轮子午面楔角α₂=3°时为最优方案。