多级离心泵的效率高、扬程大，被广泛地应用于城市给水、森林消防、农田灌溉、石油化工等国民经济重要领域。多级离心泵一般装有两个以上串联的叶轮，结构较复杂。旋转的叶轮产生的交变激励力极易造成泵过流部件疲劳失效，同时诱发的振动也会对整个系统的稳定运行造成影响。一般来说，叶轮—导叶间的动静干涉、旋转失速和空化等不稳定流动是造成离心泵内振动和噪声的主要原因，本文研究的重点是多级离心泵内三维非定常流动及其诱发的脉动特性。　　本文以额定流量不同的两台多级离心泵为研究对象，应用ANSYS CFX软件对两泵的前两级流道在不同工况条件下进行三维定常和非定常数值计算，详细分析其内部流动情况、空化特性以及压力脉动特性，并对两泵进行对比分析。主要研究内容和结论如下:　　1.多级泵内定常流动分析　　主要内容:利用ANSYS CFX软件，采用SIMPLEC算法和标准k-ε湍流模型，对两多级离心泵全流道内流场进行三维定常数值模拟，得到了两泵的外特性曲线并与实验结果进行对比，并且初步分析了两多级泵内的流动特性。　　主要结论:数值计算得到的扬程和效率值均略优于实验值，两者相对误差小于6％，验证了数值模拟的可靠性;首级导叶具有良好的导流作用，为下一级叶轮进口提供了高质量的速度入流;由于叶轮和导叶的剧烈动静干涉作用，导致该处流动紊乱十分剧烈，出现静压分布不均和湍动能值过大等现象。在小流量工况下尤为明显，小泵整体流动情况较大泵更优。　　2.多级泵内非定常流动分析　　主要内容:选用RNGk-ε湍流模型对两多级离心泵内前两级流动进行三维非定常数值计算，获得了两泵在不同时刻的静压强分布，并对两泵做了对比;同时分析了在小流量工况下两泵的旋转失速特性，初步的揭示两泵内部非定常流动特性;此外，在两多级泵内关键位置处布置压力测点，重点对监测点在不同流量工况下压力脉动的时域和频域特性作了深入对比分析。　　主要结论:由于叶轮叶片厚度的影响，导致两多级泵在叶轮出口处出现射流(一)尾迹结构;小流量工况下，不同时刻各流道内流动结构差异显著，捕捉到了叶轮流道内旋转失速的变化过程;首级导叶的存在是导致次级叶轮入口截面上不均匀流动状态的关键因素;在每级叶轮的出口与导叶进口联结处均存在着剧烈的动静耦合作用;尽管泵内流道的整体几何形状复杂，叶片通过频率仍支配着该两级泵内全流道的特征压力脉动，而导叶叶片数对压力脉动特征的影响较弱;叶轮内与叶频相对应的压力脉动幅值自叶轮进口到叶轮出口逐渐增大，且在叶轮出口处达到极大值，导叶中的相应变化规律则与之相反;偏离最优流量工况，叶频仍占据统治地位，但整个流道内的压力脉动幅值增大，该趋势在小流量工况下尤为明显。　　3.多级泵内空化性能分析　　主要内容:基于Rayleigh-Plesset汽蚀模型和SIMPLEC算法对两多级离心泵首级叶轮导叶全流道进行了汽蚀数值模拟，得到了不同汽蚀余量下的叶轮叶片附近空化相体积分布和压力分布图;对标准流量工况下首级叶轮进行了完整的数值计算，清楚地观察到了叶轮叶片附近从无汽蚀、汽蚀初生到汽蚀发展的一系列变化过程，计算得到了两泵的临界汽蚀余量点，并给出了两泵空化性能曲线。　　主要结论:从压力分布云图和空泡分布云图看出:汽蚀初生位置在叶片背面靠近进口处。随着叶轮进口压力不断降低，空泡逐渐增多并向叶轮出口蔓延，NPSH-Q曲线上表现为泵的扬程出现了陡降，且在扬程突降之前有一个缓慢上升的过程。数值模拟方法可以较准确地预测泵内空化初生、发展和空化严重情况下叶轮流道内空泡分布的形态特征以及空化流动引起泵能量性能的变化。