目前,高比转速离心泵广泛应用于大型水电站、城市地下给排水、航天工程等多个领域。离心泵在运行过程中尤其是偏工况下的流动非常复杂,经常伴随各种不稳定现象,降低离心泵的工作效率。因此为响应国家节约能源发展战略,提高离心泵的各种性能且同时要降低研究成本显得尤为重要。近年来,随着CFD(计算流体动力学)技术的发展,通过电脑软件直接数值模拟得到离心泵内部流场信息的技术已日趋成熟,其研究成果广泛应用于实际生产生活中,CFD技术与优化算法相结合提高离心泵的综合性能是目前离心泵优化的发展趋势。本文针对高比转速离心泵的结构特点,以效率和汽蚀性能为目标,采用遗传算法对IS100-80-125型高比转速离心泵进行优化研究。主要内容包括以下三个方面:(1)对IS100-80-125型高比转速离心泵进行三维模型的建立和数值模拟的设置。首先根据模型泵的基本参数结合Solidworks和CFturbo三维软件计算绘制了离心泵的三维模型;其次合理地选择了湍流模型,汽蚀模型进行数值模拟,对模型进行网格划分并进行了网格无关性验证和网格质量检查,设置了合理的边界条件及汽蚀模拟所需参数;最后对模型泵进行了实验验证以保证模拟结果的准确性,在不同流量下的模拟和实验之间扬程、效率最大差值均小于5%。(2)研究单个参数对离心泵性能的影响,为后续多参数多目标优化过程目标加权值的分配和参数的选择提供合适参考。选取叶片出口角β2,叶片包角φ,叶轮进口直径D1三个参数单独建模研究其对离心泵性能的影响,数值模拟分析得出叶片出口角在大流量时对离心泵扬程影响明显,对效率的影响总体趋势是随着叶片出口角的增大效率减小;叶片包角的变化对扬程和效率影响都比较明显,随着叶片包角的增大扬程总体趋势是减小的,存在一个合理的包角大小使高比转速离心泵效率最大;叶轮进口直径对离心泵抗汽蚀性能影响较大。(3)采用遗传算法对高比转速离心泵进行多参数多目标全局优化以提升离心泵综合性能。首先以效率和汽蚀性能为优化目标,以叶片出口角β2、叶轮出口直径D2、叶轮出口宽度b2、叶片包角φ、叶片进口角β1、叶轮进口直径D1、隔舌安放角φ0以及叶片数Z为优化参数建立了统一函数关系式;接下来在MATLAB遗传算法工具箱中运行求解得出各参数最优值,并重新建模进行数值模拟;优化后离心泵在额定工况下扬程增加了 2.2m,效率增加了 2.4%。优化后的离心泵必须汽蚀余量从5.95m降低到5.3m,抗汽蚀性能提升。最后从压力分布、速度矢量分布、湍动能分布、叶轮处蒸汽体积分数、内部涡核心分布等多个方面对比分析了优化前后离心泵内流场的变化,其结果能为高比转速离心泵设计提高一定参考。