组合式气液混输泵将螺旋轴流式叶轮与离心式叶轮相结合,是一种新型的油气混输泵。与单纯使用螺旋轴流式叶轮的混输泵相比,组合式气液混输泵能够更好地适应低含气率油田的高增压的生产要求。论文从过流部件水力设计、轴流段水力性能计算及离心段气液输送特性研究、全流场数值模拟及性能预测等方面开展组合式气液混输泵的研究。针对组合式混输泵的特点,提出了混输泵的总体设计思路,制定了轴流段与离心段叶轮的增压分配比例。基于设计参数要求,采用两级轴流式叶轮及一级离心式叶轮构成组合式混输泵的增压部件。借鉴诱导轮和轴流泵的设计方法,引入气液两相均匀流动模型,开展了轴流段叶轮的水力设计;采用二元流动理论,采用准正交线法和逐点积分法,完成了离心段叶轮的水力设计;基于等速度矩方法完成了蜗壳的设计,并设计了轴流段与离心段叶轮之间的过渡段。采用数值模拟方法,对两级轴流段叶轮进行性能预测,结果表明其水力性能满足设计要求,轴流段出口含气率满足离心段的入口要求。数值模拟研究了离心段叶轮出口安放角和叶片数对离心段气液输送性能的影响。结果表明:离心叶轮的增压能力随着含气率的增加而下降,随着含气率的增加,较小的叶片出口安放角使叶轮的增压能力下降更加明显。对比了叶片数分别为8片和6片时离心叶轮的水力性能,发现在同一含气率工况下,叶片数8的离心叶轮相比叶片数为6的叶轮具有更强的增压能力和更高的效率。对设计的组合式混输泵进行全流场数值计算。从内流场分析可知,泵内没有出现明显的气液分离现象;在设计工况点,增压达到1.12 MPa,水力效率为60%,达到五级轴流式混输泵的增压水平,且比其效率值高12个百分点。