本文的研究工作是在国家自然科学基金重点项目“水力机械空化特性及对策”（51239005）和国家建设高水平大学公派研究生项目（201408320163）的资助下开展的。　　侧流道泵是一种介于容积式泵和离心泵之间的径向式叶片泵，由叶轮一侧有一个横截面为半圆形的侧流道而得名，通常具有超低比转数特性和自吸能力，其体积小、流量低。与普通离心泵相比，侧流道泵作为一种新型泵，更适用于极端条件下气液两相流体和接近临界状态流体的输送，应用越来越广泛。但是，侧流道泵内部流动复杂，水力效率相对较低，本文在旋涡泵设计的基础上研发出一种命名为SCP35.2_IMb15_Z24的开式侧流道泵，并对其优化设计，为开发水力性能更优、应用领域更宽的侧流道泵提供依据。本文的主要工作和创造性成果有：　　（1）利用CFD对侧流道泵内部流动进行了分析，指出侧流道泵内流体从进口进入叶轮流道后，开始以螺旋形式往返于叶轮流道和侧流道中，最终从出口流出；叶轮中的径向漩涡影响侧流道泵的性能，而纵向漩涡则有利于流体在叶轮与侧流道中的交换。　　（2）研究了侧流道泵径向叶片吸力面形状对侧流道泵性能的影响，具体分析了叶片吸力面三角形底角对侧流道泵性能的影响。在一定范围内，叶片吸力角越大，侧流道泵性能越好，尤其是侧流道泵的扬程受叶片吸力角影响明显。同时，利用基于动量守恒定律和交换质量流量获得的一种侧流道泵性能的理论评价方法，在无试验条件下验证数值计算结果的可靠性。　　（3）讨论了不同叶片吸力角叶轮流道内速度矢量分布特点，从内部流动形式分析了叶片吸力角对侧流道泵性能的影响。叶片吸力角越小，叶片背面流道空间越大，叶轮流道中有部分流体并未流向侧流道，同时有部分流体撞击壁面，损失较大；但是叶片吸力角较大，侧流道中流向叶轮流道中的部分流体刚好沿着叶片吸力面的壁面进入，随着叶轮的旋转，这部分流体恰好流入下一个叶片流道，然后继续向侧流道中流动，完成下一个能量交换。　　（4）首次讨论了开式侧流道泵内部湍流流动强度特性，分析了侧流道泵内压力和速度分布规律，并对不同方案侧流道泵内部湍流特性进行了比较。研究结果表明，叶片吸力角越大，侧流道泵内部交换运动越激烈，无论叶轮流道还是侧流道，整体湍流强度也就越大；叶轮与侧流道交界面附近流体受到了从叶轮中进入侧流道和从侧流道中返回至叶轮流道过程中的相反方向交换作用，导致叶轮流道靠近叶片工作面中部的压力波动强度较大。　　（5）通过数值计算方法首次研究了开式侧流道泵叶轮和侧流道内部压力脉动特点。叶轮和侧流道内监测点均出现振荡式的压力脉动，叶轮流道内监测点除了旋转至侧流道中断处之外的其他位置上压力脉动规律几乎相同，侧流道上监测点压力脉动在整个旋转周期内的规律基本相同。从叶轮与侧流道上监测点的频域特性来看，叶轮流道和侧流道内主要压力脉动激振频率相同，均为轴频的整数倍，说明叶轮和侧流道之间的交换作用产生相应的压力脉动，脉动频率与流体在叶轮和侧流道之间的交换次数有关，这是侧流道泵内部压力脉动区别于其他离心泵或轴流泵的显著特点。不同叶轮方案监测点压力脉动幅值相差不大，说明叶片吸力角对主要激振频率下的压力脉动幅值影响较小。　　（6）利用热力学第二定律，借鉴了一种基于熵产的流动损失分析方法，主要通过计算流动过程中增加的熵产，定性分析了侧流道泵内部流动损失特点。叶轮流道内的损失主要出现在叶轮内缘至0.4 r处，且吸力面流动损失大于同一半径压力面上的流动损失。在侧流道内，流动损失主要出现在流道进口、流道中间靠近内缘部分以及出口附近，这些区域的流动轨迹有明显漩涡。从不同叶轮方案对比来看，叶片吸力角越大，相邻叶片区域内能量转化程度越大，侧流道泵轴向间隙内产生的损失相对较小。　　（7）借助试验测试方法，研究了不同叶片吸力角和不同进口体积分数对侧流道泵气液两相流动性能的影响。试验结果表明，侧流道泵在气液两相流动状态中的性能大幅下降，且工况范围显著缩小；在单相纯水流动状态中，侧流道泵的性能随着叶片吸力角的增加而增加，而在气液两相流动状态中，侧流道泵的性能随着叶片吸力角的增加反而减小。