开放式水泵是一种水槽式洗碗机内的新型水泵。目前开放式水泵存在着水力效率偏低、能量损耗较大的问题。复合式叶轮作为新型开放式水泵的核心过流部件,由前弯轴流式叶栅和离心径向式叶片组成,是决定开放式水泵性能的关键部分。因此本文基于正交试验的方法对复合式叶轮进行优化,探究了叶轮结构参数对开放式水泵性能的影响,并采用试验与数值计算相结合的方法揭示了优化前后开放式水泵内部流动特性的差异。主要研究内容和成果如下所示:（1）针对开放式水泵由于蜗壳旋转且无管路,导致无法进行外特性试验的问题,简化了原始双隔舌蜗壳,实现了开放式水泵外特性试验。对应外特性试验的水力模型建立了开放式水泵简化模型并进行网格划分,验证了网格无关性。并基于外特性试验结果论证了模拟计算策略,对比了湍流模型影响,最终确定了高效可靠的模拟计算策略。（2）基于正交试验法对复合式叶轮进行优化,以开放式水泵的效率和扬程为优化指标,选取了复合式叶轮型线L、叶轮进口直径D1、叶轮出口直径D2、叶片出口宽度b2、叶轮后盖板高度h和叶片出口安放角β2为试验因素。根据正交表L18（3~6）设计了18个叶轮,分别进行高精度3D打印加工,并在外特性试验台上进行了正交试验。将正交试验结果进行了极差分析,确定了影响扬程和效率的关键因素分别是叶轮出口直径D2和叶轮型线L。同时,通过直接分析和极差分析确定最优方案的型线L轮毂侧和轮缘侧叶弦角βL分别为71.7°和53.5°、叶轮进口直径D1为32mm、叶轮出口直径D2为45mm、叶片出口宽度b2为16mm、叶轮后盖板高度h为14mm和叶片出口安放角β2为90°。（3）基于蜗壳静止假设条件对开放式水泵进行了稳态流动分析。通过定常数值模拟的方法,研究了关键几何因素对开放式水泵水力性能的影响规律,同时揭示了优化前后开放式水泵内流场的变化规律。研究表明,额定工况下,随着叶轮出口直径D2的增加,扬程和效率同时增加,叶轮内部进出口压力差变大,但流道内漩涡强度降低,流动稳定性增强。型线L随着轮毂侧和轮缘侧叶弦角βL的增加,其扬程也增加,但效率先增加后减少。当轮毂侧和轮缘侧叶弦角βL分别为71.7°和53.5°时,叶轮出口漩涡强度降低,湍动能耗散率减小,能量损失较小。在额定工况下,优化后开放式水泵扬程提高了0.58m,效率提高了6.82%,其效率最高点向小流量工况偏移,高效区变宽。优化后叶轮内部流动明显改善,漩涡强度降低。同时,基于熵产方法,发现开放式水泵内部蜗壳熵产最高,叶轮次之,且优化后蜗壳出口和后泵腔以及叶轮内部流道的熵产明显降低。（4）基于蜗壳旋转真实情况对开放式水泵进行非稳态流动分析。针对开放式水泵蜗壳旋转问题,搭建了开放式水泵真机模拟试验台,解决了旋转压力脉动测试难题。并对蜗壳被动旋转转速和蜗壳旋转的压力脉动进行了试验。通过试验与模拟方法揭示了蜗壳旋转下内部流动变化规律。研究表明,在额定工况下,优化前后蜗壳被动旋转转速分别为60r/min和70r/min。叶轮出口和蜗壳流道内的压力脉动主频为叶频及其倍频,优化后开放式水泵叶轮出口附近的压力脉动明显改善,但蜗壳转速在频域分析中未显示对压力脉动的明显影响。通过非定常数值模拟发现在额定工况下,优化后开放式水泵扬程提高了0.54m,效率提高了7.46%,对比蜗壳静止时的扬程和效率,优化前后开放式水泵扬程和效率的差值相近。同时基于Q准则和熵产理论发现,开放式水泵熵产分布受蜗壳旋转角度影响较小,且蜗壳旋转过程中,叶轮出口附近漩涡向隔舌处运动。当优化前后蜗壳旋转至相同角度时,开放式水泵的漩涡强度和熵产依旧低于优化前。对比蜗壳静止时的熵产,发现蜗壳旋转时叶轮和蜗壳的熵产明显减小。