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近年来,我国在新一代潜艇武器发射装置中利用混流泵发射鱼雷,在潜艇发射鱼雷时,混流泵一直处于加速阶段,此过程中转速和扬程等参数发生剧烈变化,泵的内部流场也具有强烈的瞬态现象。潜艇处在系泊状态时,由于潜水深度较低,泵装置进口压力较低,在启动过程中极易发生空化。混流泵加速流空化的产生会直接降低鱼雷发射质量,对潜艇工作将会构成极大的威胁。本文在国家自然科学基金“混流泵加速流工况瞬态空化形态及其诱导水力振荡特性研究（51579118）”的资助下,以比转速ns=829的原型泵等比例缩放1.5倍得到的高比转速混流泵为研究对象,研究混流泵启动过程中的瞬态空化特性,探讨了不同叶片数下混流泵启动过程中的瞬态空化特性,主要工作和创新点如下:（1）采用瞬态压差理论模型,建立了混流泵瞬态水力性能方程与瞬态条件下的管路特性方程,并进行了数值求解,得到了混流泵在启动过程中瞬态扬程曲线。同时,将理论模型求解的结果与瞬态试验结果进行对比分析,结果吻合较好,验证了理论模型的适用性。（2）针对不同叶片数混流泵启动过程瞬态空化特性进行数值模拟,对在流量工况(Q=1.0Qopt),启动时间（Ts=2s）,进口压力(Pin=50kPa)进行分析。研究不同叶片数下混流泵叶顶区空化形态演变过程、叶片表面载荷分布、泄漏涡空间结构及泄漏涡平面结构变化。模拟结果表明,随着叶片数的增加,空化体积减小,初生空化出现延迟;三叶片叶轮叶顶区最先开始出现片状附着空化,随着转速的增大,在叶顶区首先出现叶尖刮起涡空化,之后发生叶顶泄漏涡空化,在启动完成时,此时叶顶区空化区域进一步变大,形成了类似三角形的空泡云;加速完成后,可以发现叶顶区开始出现二次泄漏涡空化,并与三角空泡云汇合,三角形空泡云迅速增大。叶片表面上的空化区域,首先在加速阶段,从叶片背面（吸力面）前缘开始出现,并且逐渐向叶片中部迁移,加速完成后,叶片表面空化得到抑制,随后仅在轮缘处出现空化区域。（3）通过增加混流泵叶片数,叶片背面空化区域逐渐减小,在加速完成后,叶片背面空化区域消失,但是在叶片工作面出现片状空化,这可能由于液流角发生变化,导致冲角减小,负冲角导致叶片前缘回流空化。但对于叶顶区空化形态,发现空化面积并未发生减小。对于空间泄漏涡结构分析,发现随着叶片数增加,尾缘涡结构减小,五叶片中尾缘涡结构消失。通过泄漏涡平面结构的发展过程,发现随着叶片数增加,角涡提前出现,并且在转速稳定后,叶顶泄漏涡结构变得扁平并且向叶片背面靠近。（4）搭建了混流泵启动过程瞬态空化特性试验台,进行了稳态性外特性、进出口瞬态压力脉动测量及高速摄影等一系列试验。采用连续小波分析方法,对压力脉动测量试验结果进行分析处理,得到了各频率成分随时间的变化,反映了启动过程瞬态空化的时频特征。当混流泵进口压力较低时,对于进口监测点的时频谱分析,发现三叶片叶轮在加速阶段主频为10Hz以下低频,主频存在线性增加的频段,加速完成后,叶频分量还是存在,轴频分量逐渐减弱。四叶片叶轮在启动过程中主要是低频分量。五叶片叶轮启动过程中主要以低频为主,但当泵转速稳定后,轴频的强度逐渐增强。对于导叶出口测点的时频谱的分析,发现三、四、五叶片叶轮均是低频分量为主,对于转速稳定后,其轴频强度显著减弱,旋转效应被抑制。当泵启动时间较长时,对于四叶片叶轮进口监测点,发现在加速过程中出现了特征频率,将可能使机组产生异常振动,导叶出口监测点在启动过程中的主频以低频为主,五叶片叶轮在进出口监测点,发现在启动过程中同步出现了两个特征频率,然后同时线性增长至轴频和50Hz频率。在小流量工况下,三叶片叶轮进口监测点在启动过程中的主频为低频,转速稳定后,主频为轴频,次频为叶频。对于四叶片叶轮进口监测点,全时段主频为轴频,对于导叶出口监测点还是低频占据主要频段,转速稳定后,主频约为40Hz。对于五叶片叶轮进口和导叶出口监测点,在加速过程中,主频为低频,对于转速稳定后,叶轮进口主频为轴频,导叶出口并无较强且稳定的频率成分,这些系统的试验结果为实型泵瞬态发射提供了依据和指导。（5）采用了高速摄影试验方法,拍摄并分析了三叶片叶轮启动过程下的叶顶区的空化现象。试验结果表明,泵启动过程中,叶片前缘刮起涡空化为初生空化,然后,叶片轮缘间隙空化与叶顶泄漏涡空化相继出现。在启动末期均出现了空化云,主要由两部分组成,一部分为前缘刮起涡空化,一部分为类似三角形的空化云,并且三角形空化云主要由泄漏涡空化,间隙空化和叶顶射流剪切层空化这三部分组成。随着空化数降低,垂直空化涡出现时间得到提前。同一空化数下,随着流量的减小,泵内空化强度减弱。在0.6Qopt下,启动末期时,空化区域并未增加,反而减小,但是在进口处出现回流涡空化现象。叶片数增加后,发现在叶顶区空化初生得到延迟,在加速完成时,五叶片叶顶区出现垂直空化涡脱落现象。当泵进口压力降低,三种叶片数叶轮的空化初生时间均提前,空化状况变得严重,五叶片叶轮泄漏涡空化现象明显,四叶片在空泡云尾部出现脱落涡现象,五叶片叶轮流道内的垂直空化涡云团变大,出现了空化不稳定性。综上所述,发现在泵启动过程中,五叶片叶轮内部初生空化延迟,并且空化体积最小,所以通过增加叶片数可以抑制启动过程中空化发生。