双流道泵是一种叶轮结构特殊的离心式污水泵，目前普遍存在的问题是能耗高、噪音大且运行不稳定，结构是影响泵性能的关键因素，所以开展双流道泵结构的优化设计研究势在必行。本文立足于国家自然科学基金资助项目“基于多目标遗传算法的双流道泵叶轮水力优化模型研究”(No.51109094)，从改善泵的结构参数入手，围绕双流道泵的内流特性进行深入分析，以提高泵的水力性能为目标，应用响应面法对双流道泵进行多目标优化设计研究。本文的主要研究内容及结论如下:　　一、叶轮流道结构对双流道泵性能的影响　　根据双流道泵的设计理论，对双流道泵叶轮流道结构进行研究，提出三种叶轮流道中线截面面积变化形式，采用RNG k-ε湍流模型和全隐式多网格耦合算法，对三种叶轮流道结构的泵进行全流道、三维、定常湍流数值模拟，并对外特性及内流场特性进行了分析。研究发现:叶轮流道的结构对双流道泵的水力性能具有重要影响。其中，上圆弧式流道结构泵，流道面积变化舒缓，流道无阻塞性得到改善，但水力效率较低;直线式流道结构泵满足设计要求的扬程，有较高的水力效率;下圆弧式流道结构的泵，其流有效体积增大，无阻塞性较好，效率在三者中最高，但扬程偏低有可能无法满足实际需要。　　二、隔舌间隙对双流道泵内流场及外特性的影响　　针对不同的蜗壳隔舌间隙的双流道泵，应用大涡模拟方法对其进行全流道、三维、非定常数值计算，对比分析了隔舌附近静压分布、速度矢量、瞬时扬程及叶轮-蜗壳所受径向力的变化规律，揭示了双流道泵受叶轮与蜗壳动静干涉作用所引起的瞬态流动特性规律。研究发现:隔舌附近的压力脉动随时间呈现周期性变化规律，主要是由叶频(48.20 Hz频率)引起的。随着隔舌间隙数的增加，蜗壳及叶轮所受的径向力脉动峰值减小，且泵的效率提高，轴功率减小，因此适当增大隔舌间隙数有利于改善泵的水力性能。　　三、双流道泵的多目标优化设计研究　　在满足扬程的设计要求下，以最高效率PE、高效区的相对宽度HE、小流量区的功率稳定性TE、瞬态径向力最小值RF为目标函数，利用Phckett-Burman试验设计对泵的12个优化设计变量进行因素筛选。非显著因素保持固定值，次显著因素应用中心组合设计确定各因素优水平，显著因素采用Box-Behnken试验设计结合响应面分析，获得目标函数与显著因素性能预测参数的关联式。研究发现:所建立的显著因素与目标函数的关联式的预测值与CFD计算值吻合良好，且设计工况下相对误差最小;优化后泵的外特性和内流场有不同程度的提高，且与原型泵试验结果相比最大误差小于6.8％。因此，基于响应面法的双流道泵的优化设计方法，既考虑了重要结构参数间的交互作用，计算量相对较小，计算结果的精度和可靠度也相对较高，可以迅速而准确的选出双流道泵的结构参数的最优组合。