核电以清洁、稳定和高效的优点在当今得到广泛开发和利用,核主泵作为整个核电中的核心设备,核主泵高效、长期安全稳定运行是核电发展的保障。本文以提高核主泵的水力性能为出发点,以一台离心式核主泵为研究对象,设计径向导叶、扭曲导叶、半高导叶、截短靠近蜗壳出口的径向导叶叶片和加厚径向导叶共5种方案的导叶结构,通过数值模拟对比分析不同方案核主泵水力模型的内部流动特性和压力脉动特性。首先对核主泵进行了不同流量工况下的三维定常数值模拟,得到了核主泵的外特性曲线和内部流动规律。结果发现整体上核主泵在设计工况下的流动状态最好,压力和速度分布均匀,流动中没有漩涡、回流等现象;在小流量工况下核主泵叶轮和导叶内存在漩涡阻塞流道,导叶出口流动分离严重,在环形压水室隔舌附近有冲击回流。其次,为提高核主泵的水力效率,设计不同结构的导叶,对比分析不同方案核主泵在高速工况n=2850r/min运行时的外特性和内部流场特性。结果发现带扭曲导叶的核主泵在设计工况点水力效率最高,表明扭曲导叶与流体的流动趋势吻合优良,降低了流体在导叶内的水力损失;截短靠近蜗壳出口的圆柱型叶片可减少蜗壳隔舌附近的冲击回流。加厚导叶对流体的控制加强,减少了漩涡等复杂流动,并防止流体在导叶出口发生扩散。湍动能强度较大的区域主要集中在叶轮出口和导叶入口的过渡区域和蜗壳隔舌附近。最后,为探讨导叶结构对核主泵压力脉动的影响,对比分析核主泵不同位置的压力脉动特性,结果表明:在低速工况n=1450r/min,截短靠近蜗壳出口圆柱型导叶叶片的核主泵水力效率最高,比原模型提高了1%,在高速工况n=2850r/min,带扭曲导叶核主泵的水力效率最高,比原模型提高了0.97%。带半高导叶的核主泵无论是在低速工况还是在高速工况,核主泵的水力效率均比原模型差,是因为半高导叶的叶片与前盖板之间的间隙存在漩涡等复杂流动,导叶出口有流动分离现象。叶轮和导叶内的压力脉动主要受叶轮旋转和叶轮叶片数控制,叶轮进口轮缘的压力脉动幅值较轮毂处大,叶轮和导叶之间的动静干涉效应是影响压力脉动的主要因素。扭曲导叶可降低叶轮出口、导叶和蜗壳内的脉动幅值,其效果最为明显,有利于核主泵长期安全稳定运行,截短靠近蜗壳出口的导叶叶片可降低导叶入口和出口的压力脉动幅值,加厚导叶有利于流体在蜗壳出口的稳定出流。