对于水力机械而言,空化是一种有害的现象,水力机械内空化的产生和发展会改变流道内的速度分布,导致水力机械的能量特性下降。空化发展到一定程度会对过流部件产生破坏,甚至引起水力机组的振动和噪声。因此,对水力机械内部空化现象的研究具有重要意义。本文采用数值计算的方法对轴流泵的内部空化现象进行研究分析,分析并总结出了不同叶片安装角下轴流泵的空化规律,为科学研究和工程实际提供一定的参考价值。以TZX-700型卧式轴流泵作为研究对象,湍流模型采用SST模型,空化模型选用Rayleigh-Plesset模型进行数值计算研究,将数值计算结果与试验结果进行对比分析以验证数值计算的正确性。通过网格无关性分析和轴流泵主要计算域网格的Y+进一步保证了数值计算的准确性。通过对某一叶片安装角在不同进口压力下的数值计算发现,该轴流泵内部的空化首先发生在靠近叶轮叶片进口边的叶顶处,随着进口压力的进一步降低,空化向叶片出口边和轮毂处发展。在进口压力为0.1 MPa时,轴流泵叶片的吸力面已经发生空化,随着进口压力的进一步下降到0.07MPa时,轴流泵的扬程下降达到3%,即在该叶片安装角时轴流泵的临界空化余量为7.79m。在其他参数不变的基础上,改变轴流泵的叶片安装角(+4°、+2°、0°、-2°),对其空化性能进行了数值计算研究。研究发现随着叶片安装角的减小,其临界空化余量也随之减小,临界空化余量NPSHcr值分别为7.79m、6.77m、6.45m、5.94m,空化性能得到改善。为了进一步分析不同流量工况下轴流泵的空化性能,对小流量工况(0.9Qdd)下轴流泵的空化性能研究发现在同一进口压力下,相对于设计流量工况,小流量工况下叶片表面的空化区域进一步扩大,空化区域向叶片出口边和轮毂处发展。为了研究轴流泵的瞬态空化流场,对轴流泵在不同流量工况下进行非定常数值计算,研究发现轴流泵在设计工况下的空化流场随时间变化具有一定的稳定性。叶轮进、出口的压力脉动在时域图内呈现出一定的周期性,在频域图内的压力脉动的主频为轴流泵的转频。