当前,面临能源危机与环境问题的双重压力,发展清洁、经济、可持续的能源已成为大势所趋。核电作为清洁能源,不仅可以降低煤炭、石油等化石能源的消耗,还可以减少空气污染物的排放,是我国实现社会与经济快速健康发展的首选。核电站核岛中关键设备核主泵,又称为核反应堆冷却剂循环泵,是核电站一回路核蒸汽供应系统唯一高速旋转的设备,堪称核岛的心脏,关乎核反应堆的安全性与高效性。当前,在国家重点基础研究发展计划(973计划)项目持续10年的资助下,经过国内几所高校和相关企业众多研究人员的共同努力,我国在核主泵的自主研发与制造上已取得诸多令人自豪的成果,但是关键的设计与制造技术上还存在不足,外加国外的技术垄断,实现核主泵国产化研发与制造仍然任重而道远。首先,本文基于课题组自主模化设计的AP1000核主泵全尺寸模型泵,采用数值模拟的方法,计算模拟了泵内的三维湍流流动,分析指出了模型泵的水力部件—导叶与叶轮导叶与蜗壳之间存在匹配不合理的问题,并着眼于模型泵导叶的径向长度及叶轮出口与导叶入口的面积比两个因素进行进一步的深入研究。其后,通过数值实验方式分析模型泵导叶径向长度对其水力性能的影响;通过对不同长度导叶的模型泵整机流动的计算发现,采用90%导叶径向长度的模型泵具有相对最佳的水力性能。最后,在最优导叶径向长度的基础上,基于面积比原理所确定的参数设计正交实验,分析导叶进口与叶轮出口的面积比对泵内部流动以及外特性的影响。研究表明,当二者的面积比为0.6314时,模型泵的导叶与叶轮以及蜗壳的匹配性最好,此时核主泵的整体性能相对最优。