离心泵的空化制约着水泵行业的发展,它的危害主要体现在:空化现象破坏了流道内介质的连续性,干扰离心泵叶轮与流体的能量交换,影响离心泵的扬程及效率;此外,空泡破裂时产生的微射流具有极高的冲击力,使叶轮表面的金属出现麻点及凹坑,严重时会引发疲劳破坏,产生噪声污染。因此,抑制离心泵内部的空化并深入研究其内在机理显得非常重要。为了抑制空化的发展,本文在离心泵叶片前缘开缝,通过数值模拟的方法研究前缘开缝叶片的参数对离心泵空化性能及内部流场结构的影响规律。主要的研究内容及结论如下:（1）选用SST k-ω湍流模型及Zwart空化模型进行数值模拟。为了验证数值计算模型以及数值模拟方法的可靠性,搭建离心泵闭式试验台,在该试验台上进行模型泵的水力性能试验及设计流量下的空化性能试验。通过对比试验及数值模拟的性能曲线发现:模拟与试验扬程的误差在5%内,效率的误差在3%内,符合工程计算的需要;空化性能曲线中,数值模拟与试验得到的曲线变化趋势一致,表明该空化模型可用于后续的研究。（2）结合空化首先出现于叶片前缘的吸力侧这一特点,本文选择在叶片前缘处开缝,定义无量纲参数α与β来描述缝隙的位置与大小。设置大小参数β分别为20%、40%、60%、80%、100%的缝隙方案,分析缝隙大小对离心泵性能的影响。数值模拟发现:在设计工况点,各缝隙方案的扬程与原模型相比均有一定提高,效率略低于原模型。总体来说,缝隙结构对离心泵外特性的影响较小。空化性能的方面,叶片前缘适宜大小的缝隙结构可以提升离心泵的空化性能,大小参数β为40%、60%时离心泵的断裂扬程分别提升了7.1%、9.3%。在空化初生期,空泡体积随着缝隙的增大,呈现出先减小后增大的趋势。在空化发展期,空泡体积随着缝隙的增大逐渐减小。综合考虑流线分布及汽相体积等因素,大小参数β为60%时离心泵的空化性能最优。（3）在得出β为60%时离心泵空化性能最优的前提下,改变缝隙的位置参数α为10%、15%、20%、25%、30%,研究叶片前缘缝隙位置对离心泵空化性能的影响。通过对上述方案进行数值模拟发现:位于叶片前缘不同位置处的缝隙结构均能抑制空泡的产生,五种不同位置方案模型的断裂扬程分别提升了9%、7.2%、7%、8.3%、2%。空化初生期,α为10%的方案减弱了叶片中间部位的流动分离;空化发展期,α为25%的模型内流体的流动状态更好。通过分析性能较优的开缝叶轮的流场结构发现,缝隙改变了叶轮内介质的流动状态,使叶片压力面的高压流体快速流经狭窄的缝隙,冲击割裂靠近吸力面的低压区,缩减低压区的范围,抑制空化现象的产生。同时,叶片前缘缝隙的抽吸作用,将分离的边界层流体重新附着于叶片表面,减少分离时产生的阻力,优化流场结构。整体来说,位置参数α为10%时,缝隙方案模型的空化性能最优。（4）为了进一步优化前缘开缝叶片,本文提出直缝、梯形、交错三种不同形状的缝隙方案。通过数值计算发现,在空化初生期三种不同形状的缝隙方案叶轮中的汽相体积与原模型相比分别减少34%、24%、5%;在发展期分别减少47%、24%、26%。直缝方案下叶轮内的低压区分布范围更小,流线分布更加整齐,对空化的抑制作用最优。