由于轴流泵叶顶间隙的存在,叶轮内会产生间隙泄漏流,泄漏流与主流相互作用形成间隙泄漏涡、分离涡等复杂流动,在非设计工况下会严重影响泵的性能。在空化条件下,这些复杂的间隙涡流还可能会诱发涡空化,导致振动、噪声等,影响泵的安全稳定运行。针对轴流泵间隙涡流和能量耗散等科学问题,本文采用试验观测、数值模拟和理论分析的方法,系统研究了轴流泵内间隙涡流特性和能量耗散特性。然后提出了在叶片叶顶开C型槽来控制间隙涡流的方法,揭示了C型槽控制间隙涡流、降低湍流耗散的机制,提升了轴流泵非设计和空化工况下的性能。主要研究工作及取得的创新性成果如下:（1）阐明了流量和间隙宽度对轴流泵间隙涡流和能量耗散特性的影响规律,揭示了轴流泵叶轮和导叶区湍流耗散的产生机理。研究结果表明叶轮和导叶是轴流泵内高能量耗散的主要区域,且主要是湍流耗散。叶轮内高湍流耗散主要分布在叶片进口吸力面侧,吸力面侧回流区及出口尾迹区,是由叶片前缘的流动分离、吸力面侧回流涡及尾迹流所致。随流量减小,流体与叶片进口之间的攻角增大进而在叶轮内产生更多流动分离,使得叶顶间隙泄漏涡增大并沿吸力面向下游延伸更远,进而在此区域产生更多湍流耗散。随间隙宽度增大,泄漏流与主流在间隙附近掺混更多使得叶顶间隙分离涡和泄漏涡都有所增大,进而在叶顶间隙附近产生更多湍流耗散。（2）阐明了汽蚀余量和间隙宽度对轴流泵间隙空化流动和能量耗散特性的影响规律。研究结果表明,随汽蚀余量减小,叶片吸力面附着空化和泄漏涡空化增大,叶轮内高湍流耗散区主要沿叶片吸力面侧向下游移动。随叶顶间隙宽度增大,叶顶附着间隙空化和泄漏涡空化有所增大,使叶顶间隙附近湍流耗散增大并向下游移动。叶轮内高湍流耗散区域主要分布在空腔后部,这是由于空腔尾部脱落引起的不稳定流动所致。（3）在轴流泵间隙涡流和能量耗散特性影响规律研究的基础上,提出了在叶片叶顶开C型槽来控制间隙涡流,降低叶轮内湍流耗散的方法,揭示了开槽控制间隙涡流的机理。研究结果表明,在非设计流量工况下,叶顶开C型槽后槽射流冲击了泄漏涡,阻碍了泄漏涡和分离涡的融合,从而抑制了泄漏涡和分离涡向下游的发展,使得叶轮内叶顶附近的湍流耗散显著降低,开槽后轴流泵水力性能得到了提升。在空化工况下,槽引流阻碍了间隙泄漏涡空化与叶顶间隙空化的融合,使空泡被分散,从而抑制了泄漏涡向下游的发展,减小了叶顶附近熵产,最终提升了泵的性能。