本文是石油大学(北京)流体机械实验室与中国科学院力学研究所合作的课题。以螺旋轴流式多相泵为研究目标，从实验研究、性能预测、选型优化和改进设计三个方面，进行多相泵混输的研究工作。 首先在第三代多相泵大量实验数据的基础进行处理分析，完成了第三代多相泵的比例性能及比转速的实验研究。对不同转速下的纯水和气液混输工况是否满足相似定律进行了分析研究，找出了三代泵最佳效率工况下的流量系数、扬程系数、功率系数和比转速的取值范围，为新一代多相泵的合理设计提供了试验资料。 为了找到一种可以实用于工程的性能预测工具，本文根据现有的一种一维控制体模型，针对实验室原有的预测模型在高速高含气率下预测结果偏差较大而且使用不方便的情况，进行模型的改进。结合大量的实验数据，分析阻力系数在不同流态下(即不同的入口含气率)的变化情况，进行相关的性能预测的软件编制，并结合三代泵高速高含气率的特点同实验数据进行对比分析，验证本预测模型的准确性和可行性。利用该模型讨论了几何参数和操作参数对叶轮和导叶内含气率和静压分布规律的影响，经过对第三代多相泵的性能预测，证明了改进后的预测模型在高速高含气率下时也能较好的预测泵的外特性。为了满足油田现场实验的要求和达到工业产品化的目标，对油田的实际情况进行了调查统计，同时结合三代泵的结论和成果，确定了新一代多相泵的设计参数，并提出了五组不同叶轮设计参数的待选方案，利用自行编制的预测程序软件完成了方案的选取和过流部件(叶轮、导叶)的翼型优化设计。考虑和借鉴三代泵设计的优缺点，完成了新一代多相泵的整体结构设计，并且对新设计的多相泵的性能指标进行了预估。预估的各项指标基本能够满足油田现场的要求，但是需要实验的进一步验证。