随着国家对生态环境的重视,对能源结构优化提出更高的要求,绿色可再生能源受到推崇,这其中尤以核电作为国家大力发展的绿色能源来改善我国的能源结构。核电站一些必需的关键设备的国产化率还比较低,亟待解决制约设备国产化的关键技术。反应堆主冷却剂泵作为核电站一回路的心脏,其长期安全可靠运行对整个核电站的安全运行起着至关重要的作用。本文依托某300MW核电站主冷却剂泵的水力特性的数值模拟,研究了在改变叶轮叶片角减小10°的条件下,叶片、导叶、泵壳等水力部件流道的速度场、压力场、流道内介质的流线分布、速度矢量分布,全通道数值仿真分析。针对所研究内容,通过对参考电站的主冷却剂泵水力部件水力性能数值仿真的基础上,找到目标泵水力特性的改进方向,并与模型试验结合确定最终水力性能优化结果。阐述了数值仿真分析主要的理论依据,包括质量守恒,动量守恒及能量守恒。依据理论分析主要在参考泵叶轮基础上进行了叶片结构改进,并就新的叶片结构进行了数值分析,通过分析结果显示,相应的性能参数值比要求值均有了一定的裕度。其中,数值效率和对应的扬程比参考泵叶轮分别提高了0.6%和22%。目标泵水力部件全流道设计工况下的数值效率是84.64%,对应的扬程是71.72m。针对主泵水力部件模型,对改进设计后的水力部件按照相应的标准分别进行了水力模型的效率试验和空化试验,同时按照试验结果换算出了目标主泵的水力性能。同时,经模型试验结果换算的目标泵结果与数值仿真的全通道水力性能的比较,得到:(1)主泵水力部件数值仿真结果与经模型泵试验结果换算得到的原型泵的水力性能结果相近,其中在设计工况点的效率误差为1.65%,扬程误差为10.33%。(2)计算流体力学软件所用计算方法可靠,可以仿真出主泵水力部件水力性能的普遍规律。(3)设计的水力部件具有良好的抗气蚀性能,在设计工况点的压力脉动平缓。文中建立了以改变单一要素即改变叶轮叶片角的结构优化设计来改变水力性能的方法,优化后的叶片角改善了压力面靠近轮毂进口处的低压区,以及在叶片吸力面靠近轮缘的进口边处的低压区,保证叶片进口的压力梯度变化均匀,提高水泵的扬程及抗汽蚀性能;本文所用的研究方法适用于在已有参照水力部件的基础上进行再优化的设计,对水力机械中如水轮机的性能优化设计也有一定的借鉴意义。