双吸泵作为一种高扬程、大流量的离心泵，广泛应用于城市给排水、矿山、工厂、灌溉工程和跨流域调水等领域。双吸泵普遍存在小流量工况运行不稳定、大流量工况效率陡降的问题，为了保证双吸泵稳定运行，同时响应国家节能减排的号召，对双吸泵进行非定常流动分析和多工况性能优化成为双吸泵研究的一个重要课题。本文以一台单级双吸离心泵作为研究对象，采用数值模拟方法对其进行了非定常计算，分析了模型泵内部非定常流动，并完成了相关试验验证了模拟的准确性；基于CFturbo、MATLAB等软件和相关分析理论，分别采用试验设计优化、近似模型优化、混合近似模型优化三种方法，对双吸泵进行了由离散到连续、由低精度到高精度的层层递进的多工况性能优化，旨在保证双吸泵运行稳定并拓宽其高效范围。本文的主要研究工作和创新点总结如下：
　　（1）总结了双吸离心泵非定常流动和现代优化技术的国内外研究现状。阐述了双吸泵多工况优化存在的问题以及发展趋势。
　　（2）建立了原型双吸泵三维模型，采用ICEM软件对原型泵水体域进行结构网格划分，应用CFX软件对原型泵进行了非定常计算，通过外特性试验验证了模拟的可靠性。结果表明原型泵最佳效率点出现在1.1Qd处，而在小流量下效率较低，大流量下效率值陡降，高效区较窄。蜗壳中各监测点压力脉动随时间呈周期性变化，叶频占主导作用，且隔舌处压力脉动幅值最大，距离隔舌越远，幅值越小。各部件中，设计工况下压力脉动强度最小。吸水室和蜗壳压力脉动强度最大值均出现在隔舌处，叶轮两侧中间流道压力脉动强度分布均衡。
　　（3）阐述了双吸泵叶轮的参数化设计法，结合CFturbo和UG进行参数化造型，选取叶轮流线中关键的8个几何参数作为优化变量，采用正交试验设计方法，获得了均匀合理的32组试验方案，分别计算出0.8Qd、1.0Qd、1.2Qd工况下的效率，引入“效率屋”理论将多工况效率转化为单一目标“效率屋”面积S，建立了双吸泵叶轮多工况优化模型；最后通过极差分析获得了8因素4水平下的最佳方案，分析了各因素对目标值S影响的主次顺序，并对比分析了优化前后双吸泵的性能。优化后三个工况下的效率均有所提升，大流量下效率提升最为明显，达到了4.6%；对比“效率屋”曲线发现，优化后最高效率点向大流量偏移，且没有发生效率陡降现象，高效区得到了有效拓宽。
　　（4）开展了基于混合近似模型的双吸泵叶轮多工况优化。建立混合近似模型并进行了函数验证，解决了单一近似模型样本量较少情况下拟合精度不高的问题。基于上章优化结果将优化变量由8个缩减为4个并重新确定了变量取值范围，采用拉丁超立方抽样得到了40组试验方案，并进行了数值计算。采用混合近似模型对样本进行拟合，结合PSO算法寻优，基于MATLAB软件，搭建了基于混合近似模型的双吸泵叶轮多工况优化平台，并得到了双吸泵最优模型。对比优化前后效率曲线和内流场发现，三个工况下效率分别提高了1.63%、1.95%和4.94%，高效区得到显著拓宽，大流量下效率陡降现象消失，蜗壳出口二次流现象得到明显改善；小流量下叶轮中的漩涡、流动分离现象减弱，流动阻力减小。