随着航空航天领域的快速发展,对运载装置的要求也越来越高,涡轮泵作为运载装置中的核心部件之一,它的工作性能关乎整个装置的稳定性。涡轮泵及诱导轮的空化问题一直是限制其发展的重要原因之一,如何提高涡轮泵的性能以及抑制涡轮泵诱导轮的空化问题一直是学者们关心的问题之一。本文针对不同流体介质涡轮泵诱导轮的空化流动进行了数值计算研究,并提出不同流体介质涡轮泵性能改进方法,主要内容如下:发展了一套适用于不同流体介质的涡轮泵诱导轮空化流动数值计算方法。本文所采用的湍流模型在标准k-ε湍流模型基础上加入了旋转-曲率修正,空化模型采用Zwart空化模型,并且针对液氢的热力学效应,对空化模型进行了修正。对n=4000r/min常温水和n=15000r/min液氢涡轮泵的空化特性进行预测并与实验结果进行对比,结果显示:数值计算结果与实验吻合较好,证明本文建立的数值计算方法能够准确地预测涡轮泵诱导轮内部的空化流动。分析了不同流体介质涡轮泵的外特性和空化性能。对于常温水而言,在外特性方面,扬程系数和效率则随流量系数增加均呈现下降的趋势;在空化特性方面,扬程系数和效率均随着空化数降低呈现出先略有增高、后基本不变、再略有下降、最后急剧下降的趋势。对于液氢而言,在外特性方面,扬程系数随流量系数增加呈现先增高后降低的趋势,效率则是近乎直线下降趋势;在空化特性方面,扬程系数和效率的变化趋势与常温水相同,但是断裂点比常温水延后。对不同流体介质的涡轮泵诱导轮空化流动进行了非定常数值计算,研究了诱导轮非定常空化流动特性。对于常温水而言,研究发现:空泡形态、压力分布均随时间不断变化;对诱导轮径向力进行FFT,发现了入口质量流量变化频率和旋转空化频率,而且在空化数σ=0.046时还发现了高阶不稳定性。对于液氢而言,研究发现:相比于常温水,液氢的回流涡空化更加严重;对诱导轮径向力进行FFT,同样发了入口质量流量变化频率和旋转空化频率,但没有发现高阶不稳定性。分析了热力学效应对涡轮泵诱导轮内部空化流动的影响。在温度方面,热力学效应使液氢空化流动存在0.9K温度波动;在空化流动方面,热力学效应抑制了空化;在运动特性方面,热力学效应影响最大的是最小速度;在湍动能、湍流耗散和涡流粘性方面,热力学效应使湍动能和湍流耗散和涡流粘性分布区域减小,而且使涡流柱连续分布,不会出现断裂。用B系数阐述了热力学效应的影响,B系数主要分布在叶顶间隙处和流道内部,说明此处的热力学效应明显。提出了改善涡轮泵空化性能的结构改进措施。采取三种方法改进涡轮泵空化性能,主要有诱导轮进口端加扩壳、减小诱导轮叶顶间隙和进口段加孔板。这三种改进措施都提高了涡轮泵的空化性能,减弱了诱导轮的叶片空化,提高了诱导轮的做功能力。这三种改进措施中,诱导轮进口端加扩壳对不同介质涡轮泵空化性能的提高不同,常温水在空化数较小的工况下性能提高明显,液氢在空化数较大的工况下性能提高明显;减小叶顶间隙处理对涡轮泵性能的提高最大,而且延迟了常温水的断裂点;进口段加孔板只针对小空化数下回流严重的工况起作用。