作为水下装备用泵最关注的性能指标,振动噪声特性是离心泵重要的性能参数,振动噪声控制的难点在于削弱泵内非定常湍流脉动诱发的水力激励能量,这也是低振动噪声离心泵研究的关键内容。本文在国家自然科学基金项目“离心泵内三维尾迹涡的瞬态演化及激励特性研究”（517006086）资助下,以一台低比转速导叶式离心泵为研究对象,基于数值计算及非接触式PIV、LDV实验,对泵内非稳态流动结构与激励特性进行研究,探索叶轮出口复杂流动的时空演化过程与压力脉动分布特征关联,尝试从尾迹流演化的角度诠释动静干涉的内流作用机制,为低噪声导叶式离心泵的设计及动静干涉激励特性的调控奠定基础。论文的主要工作和成果如下:1、采用DDES数值方法对模型泵进行非稳态数值计算,通过与试验对比,验证了数值计算方法的可靠性。基于数值计算获得不同工况下模型泵典型区域内的压力脉动信号,分析表明:由于动静干涉作用,各工况下叶轮出口以及导叶出口的压力脉动信号具有明显的周期性,压力脉动的主要激励频率为f BPF及其高次谐频,随着测点逐渐远离叶轮,f BPF幅值逐渐降低。导叶出口处压力脉动周向分布具有不均匀性,在隔舌下游处f BPF为压力脉动主导信号,在隔舌上游处压力脉动信号杂乱,低频信号峰值突出且未捕捉到明显的特征频率。2、基于DDES数值计算分析了模型泵内的非稳态流动结构及演化特性。结果显示:叶轮出口存在典型的射流-尾迹结构,小流量下叶轮出口压力面一侧出现高速回流结构,这将导致叶片两侧出现较大的速度梯度;大流量工况下叶片背面的高速流动结构在叶轮出口处向叶片压力面移动,强化了射流-尾迹结构。采用Q准侧以及三维涡识别技术对叶轮出口尾迹涡的演化过程进行捕捉,发现叶片尾缘处尾迹涡存在周期性脱落、干涉静叶过程,高能量流体进入导叶,导致叶轮出口以及导叶流道内出现强烈的压力脉动信号,在偏工况下,这种动静干涉作用更加强烈;导叶出口处以及导叶尾缘处旋涡结构的周期性脱落以及耦合干涉作用是诱发高幅值压力脉动的主要原因,这种非稳态流动结构在周向上的分布具有不均匀性,在隔舌区域该非稳态结构强度降低,同时隔舌处流场结构复杂,对隔舌区域的非定常激励特性造成影响。3、基于激光多普勒测速（LDV）系统,对不同工况下模型泵内的速度进行测量,获得泵内典型区域的平均速度分布、瞬态速度频谱特性以及速度脉动均方根值分布规律。结果显示:叶轮出口平均速度具有一定的波动特性,在导叶进口处波动幅度最大,叶轮出口处的瞬态速度频谱中的主导信号为叶频信号(f BPF),在偏工况下该处速度脉动波动剧烈,特征信号幅值增大。隔舌区平均速度显示隔舌区速度分布不均匀,流动结构紊乱。隔舌区的复杂流动结构会对动静干涉作用有一定的影响,同时也是一个重要的速度脉动激励源,f BPF幅值在隔舌附近逐渐降低,同时低频段杂乱信号幅值突出。基于扩散段测点获得模型泵扩散段内的速度脉动信号,发现随着流量增加,扩散段内速度脉动强度增加。4、基于粒子图像测速技术（PIV）对模型泵内流场进行实验研究,获得了不同工况下泵内绝对速度分布以及旋涡结构分布,研究了模型泵内流场结构演化规律。结果表明:速度与涡量分布显示在叶轮扫掠导叶的过程中,叶轮出口的高速尾迹流结构与导叶存在周期性的干涉作用,造成导叶流道内速度出现强烈波动。导叶出口高速流与隔舌具有明显的干涉作用,造成隔舌区流场分布紊乱。随着流量的增加,叶轮出口尾迹涡结构削弱,导叶出口脱落涡结构具有更高的涡量,隔舌区的干涉作用更加强烈。