航空液冷泵具有扬程大、转速高、叶轮尺寸小等特点,是典型的低比转速离心泵,其高转速特征导致叶轮进口极易发生空化。随着先进机载电子设备功率越来越大,采用机载液体冷却是确保飞机电子设备处于合适温度的关键冷却技术,而冷却液循环泵是整个冷却系统的“心脏”。此外,冷却液中加入了易挥发混合介质,更易导致其发生空化,降低冷却系统的可靠性。因此,对此类泵开发的水力模型空化特性进行深入研究具有重要的意义。本文在航空科学基金项目（项目编号:201728R3001）资助下,基于一款航空液冷泵的基本设计参数,首先采用加大流量设计法设计了三套水力模型（扭曲叶片叶轮,圆柱型叶片叶轮,长短叶片复合叶轮）,并进行了实验验证。然后对不同介质和不同温度下航空液冷泵内流和空化性能进行了对比研究。最后将圆柱型叶片叶轮泵和长短叶片复合叶轮泵通过相似换算到低转速下进行了空化流动的可视化研究。本文主要工作和结论如下:（1）通过对低比转速离心泵设计方法总结,采用加大流量设计法设计了三种模型泵（扭曲叶片、圆柱型叶片、长短叶片）。同时,对圆柱型叶片叶轮和长短叶片复合叶轮进行了外特性实验验证,发现圆柱型叶片泵和长短叶片复合叶轮泵扬程-流量系数变化曲线规律基本一致,验证了数值模型的准确性。（2）研究了三种流量下不同介质对航空液冷泵内流特性的影响,发现圆柱叶片和长短叶片叶轮的内部速度分布更加均匀,然而扭曲叶片的叶轮在出口处出现了局部高速区,导致水力损失较大。同时在流道中,扭曲叶片出现了多尺度的漩涡,涡区附近流线分布较混乱。而在另外两种叶轮中则没有发现此现象。从介质对比来说,丙二醇为介质时,三种模型流道内整体速度分布更加均匀且流道内漩涡数量和大小明显减少。从不同介质对比轴面速度时发现,在扭曲叶片叶轮中,不同截面位置Va值分布同一工况下两种介质相差不大,在叶片前缘0.7Qd与1.0Qd和1.2Qd变化规律相差较大。而在圆柱叶片叶轮中,叶片前缘同一工况下,两种介质变化规律基本一致,在叶片中部,1.0Qd和1.2Qd两种介质变化规律一致,但是0.7Qd下,两种介质相差较大。同样在长短叶片复合叶轮中,叶片后缘处发现,0.7Qd下两种介质变化规律相差较大。在额定工况下,对比研究了不同介质对航空液冷泵空化性能影响,发现在不同进口压力下,圆柱叶片叶轮和长短叶片复合叶轮的空泡分布均少于扭曲叶片叶轮。特别是在进口压力为0.4 atm时,扭曲叶片叶轮流道已经被空泡堵塞。当介质换为丙二醇后,流道中空泡分布明显减少。从空泡体积大小可以得出:随着进口压力的降低,三种叶轮空泡体积大小呈现上升趋势,而在同一介质时,扭曲叶片叶轮的空泡体积大于另外两种。（3）基于扭曲叶片叶轮的航空液冷泵,研究了不同温度对于航空液冷泵内流特性的影响。乙二醇为介质时,发现同一工况两种温度下在叶轮出口处压力分布略有区别,20℃的出口压力值稍大。由速度云图可知,此时两种温度速度图相差较大,温度对于泵内流结构影响较大。两种温度下均在蜗壳处出现了局部高速区,20℃的速度分布比60℃更加均匀。丙二醇为介质时,两种温度下泵内压力分布基本一致,温度对于泵内流态影响较小。另外在不同进口压力下,两种温度下泵中间平面速度分布也基本一致。此外还对比研究了不同温度对于三种模型的空化性能影响。发现当进口压力为1.0 atm时,扭曲叶片叶轮空泡面积略大于圆柱叶片型叶轮以及长短叶片复合叶轮,同时温度对于空化影响较小,两种温度下空泡体积相差不大。当进口压力降低为0.6 atm时,空泡体积明显增大且出现大面积空化。此外可以发现,同一温度下,三种模型空泡体积相差不大。当进口压力降低为0.4 atm时,此时温度对于空化性能的影响加剧,在圆柱叶片和长短叶片中温度60℃的叶轮内部相比于20℃叶轮内部,空泡体积分布明显增多。（4）将圆柱型叶片和长短叶片复合叶轮泵采用相似换算至低转速下进行模型的空化可视化实验研究并对空化性能进行了分析。实验结果表明,两种模型叶轮泵扬程-流量系数变化趋势基本一致,且各个工况点的扬程系数相差不大。二者扬程-空化系数曲线变化规律基本重合即随着空化数降低,扬程先保持不变,当空化数降到一定程度后扬程系数开始下降。但是当空化数降低到一定程度（σ=0.05）时,虽然都出现了扬程系数下降的情况,但是圆柱叶片下降程度高于复合叶片,说明复合叶轮具有更好的抑制空化性能。由不同空化数下空泡分布图可知,当σ=0.173时,此时在两叶轮内均未发生空化,扬程也并未出现变化。当空化数降低为σ=0.058时,两种叶轮内均发生了不同程度的空化现象。但相比于圆柱叶片叶轮,此时长短叶片复合叶轮内空泡体积明显少于圆柱叶片叶轮。当σ=0.04时,在圆柱叶片叶轮内已经发生了严重空化,扬程也呈现出较大的下降;但复合叶轮中的空化程度明显小于圆柱叶片叶轮,并且此时扬程下降程度也明显小于圆柱叶片叶轮。