旋喷泵是一种结构形式特殊的低比转速泵,具有流量-扬程曲线平缓、扬程高的特点。液体在叶轮内获得动能后流入旋腔,并在旋腔剪切力的作用下再次获得能量,而液体二次获得能量的大小由旋壳的转速决定,足以可见,旋壳转速对液体流动特性有重要影响。针对此现象,为研究旋壳转速对旋喷泵的旋转流场和性能的效应,本文采用了叶轮与旋壳同步旋转和固定叶轮转速改变旋壳转速的研究方案。在高度验证叶轮与旋壳同步旋转的试验与模拟结果准确性的基础上,对变旋壳转速的旋喷泵进行数值计算,分析液体圆周速度、压力等特性的变化情况,结合理论知识对泵的性能开展研究,主要研究内容如下:（1）以兰州理工大学旋喷泵试验台为研究对象,对同步转速为1740r/min、2320r/min和2900 r/min旋喷泵进行性能测试,并对测压点r为72mm、93mm、114mm、135mm处的压力值进行测量。给出了腔内压力分布公式,确定了测压管处液体旋转系数为0.5,对比试验与模拟结果,发现性能的最大误差在7%以内,为数值计算提供了试验支撑。（2）为便于分析问题,定义转速比为旋壳转速与叶轮转速的比值。在转速比分别为0.5、0.8、1.0、1.2、1.5下,对0.8Q、1.0 Q、1.2 Q流量的旋喷泵进行数值计算,探究在0.7R、0.81 R、0.86 R、0.95 R处圆周速度、在75°、120°、220°、320°极角上液体旋转系数和压力的分布规律,以及腔内液体涡结构的演变规律。结果表明:腔内液体作非刚性旋转,圆周速度和旋转系数均与转速比和半径成正相关,同步增大或减小;腔内压力沿径向呈抛物线规律,随半径增大而增大,压力梯度随转速比增大而增大,各转速比下压力曲线交于一点;腔内流体涡集中分布在集流管迎流区和尾流区,迎流区速度小压力高,涡分布在集流管进口附近,尾流区速度大压力低,涡分布在集流管扩散段。（3）对各转速比下旋喷泵的性能研究表明,随转速比增大,旋喷泵的扬程升高,效率降低。针对旋喷泵效率降低的原因进行透彻分析,运用理论公式对集流管内的能量转换损失和旋喷泵内的圆盘摩擦损失进行了计算,并引入熵产原理对引起旋喷泵能量耗散的主要原因,以及各过水部件产生耗散的位置和大小进行了确定。结果表明:随转速比增大集流管内的损失变化不大,圆盘摩擦损失呈幂函数式增大。泵内的能量耗散主要由湍流耗散引起,旋腔内熵产值占整个泵内熵产值的比例均值为82.2%,是能量损失的主体。集流管尾流区、旋壳内壁面、集流管进口等位置的能量损耗较大。（4）针对旋喷泵能量损耗较为明显的位置进行结构优化,并从减小旋壳壁面摩擦损失的角度,采用正交试验方法对旋壳宽径比进行优化改进。结果表明:集流管进口直径为13mm时,泵的扬程和效率最优。在扩散段添加翼型后,泵的效率提升较为明显,各转速比下效率均值提升了3.76%。旋壳径向半径对泵的效率影响最大,优化后旋壳径向半径为141mm,轴向宽度为75.4mm,相比原模型,各转速比下熵产值均值降低了5.29%,扬程均值提高了2.40%,效率均值提升了12.38%,优化效果较为显著。