本文的研究工作在江苏省特聘教授人才项目“泵不稳定流动机理及其运行可靠性关键技术”、国家自然科学基金“气液两相流下离心泵内部流动机理及其流动诱导特性研究”（编号：51779107）和江苏大学高级人才基金资助项目“离心泵气液混输状态下内部流动不稳定特性研究”（编号：15JDG048）的资助下展开。　　离心泵在气液两相条件下运行的现象经常出现在工程实际中，离心泵性能受含气率的影响十分明显。当离心泵处于气液两相流工况下运行时，其性能呈现恶化，且会引起剧烈的振动现象，离心泵结构是否满足力学性能要求关系到系统的可靠运行。因此开展气液两相流下离心泵内部流动及结构特性研究具有理论意义和工程实践价值。　　本文主要采用理论分析和数值模拟的方法对气液两相流下离心泵内部流动进行了研究；接着，基于单向流固耦合方法，对离心泵进行了结构静力学分析和模态分析。主要研究内容及结论如下：　　1.对气液两相流和流固耦合结构特性两个方面进行了国内外研究现状分析，并总结提出了不足，阐述了进行气液两相流下离心泵内部流动及结构特性研究的意义。　　2.基于欧拉-欧拉非均相流模型，对RNG k-ε湍流模型修正后，用修正的RNG k-ε湍流模型进行了气液两相流工况下离心泵定常数值计算，并将计算结果与试验值和计算初始值对比，得出的结论是：当流量系数φ<0.06时，RNG k-ε湍流模型计算的外特性结果与试验值存在较大偏差，而用修正的RNG k-ε湍流模型计算的结果有明显改善。　　3.以定常结果作为初始条件，用修正的RNG k-ε湍流模型进行气液两相流下离心泵非定常数值计算，研究结果表明：　　（1）随着进口含气率的不断增大，叶轮内的流动情况越来越紊乱，气相更多地在叶片的吸力面和出口附近聚集，说明气体会沿着吸力面朝出口方向运动。随着进口含气率的增加，进口相同位置出现的回流现象表现更加剧烈，回流向叶轮进口上游延伸的长度有所增加。叶轮流道内的流线分布显得越来越没有规律，开始变得越来越紊乱；进口流道内不仅回流发生的范围增大，还产生了新的回流涡。　　（2）各监测点的压力脉动在不同进口含气率工况下呈周期性变化，隔舌附近的压力波动最大，表明该区域流动不稳定最剧烈。随着离心泵进口含气率的增加，各监测点压力脉动的幅值也随之增加，且隔舌附近的点表现得更为明显。在离心泵进口含气率小于5%时，各监测点的压力脉动表现出明显的周期性变化规律，当进口含气率达到5%以后，各监测点压力脉动周期性变化的规律开始呈现被破坏的趋势，当进口含气率进一步增加，周期性变化规律被破坏的程度也加大。压力脉动的峰值主要出现在叶频及其倍频处，能量随频率增大而降低。低频区出现了明显的宽频脉动，且含气率越高越偏离设计流量，脉动范围越宽。　　4.基于单向流固耦合方法，进行气液两相流下不同含气率工况下的离心泵结构静力学分析，研究结果表明：离心泵叶轮和泵体均符合力学性能要求。耦合不同进口含气率下流场压力载荷时离心泵结构所受应力和应变也不同，含气率越大，离心泵结构所受应力应变都随之略微减小。对于叶轮转子，应力主要集中在与轴接触的叶轮轮毂圆柱面上和与叶轮连接的轴圆柱面以及靠近叶轮一侧的轴承支撑位置；最大总变形位于叶轮外缘一侧，轴的变形相对较小。对于泵体，应力主要集中在泵体和泵盖的连接圆周附近以及隔舌附近；最大总变形位于隔舌及附近，这和压力脉动幅度最大的点的位置相对应。　　5.在不考虑预应力和考虑预应力两种情况下，对离心泵结构进行了模态计算。研究结果表明：离心泵叶轮转子和泵体的前6阶振型主要包括弯曲振动、扭转振动和复合振动，结构的固有频率与流场内的频率相差较大，不会发生共振现象。同时，叶轮转速远低于离心泵临界转速，符合离心泵稳定运行要求。