在能源问题日益严峻的当下,节能减排已成为全球最为关注的问题之一,同时,我国正在积极、稳健地推进“碳达峰,碳中和”工作。因此,积极开展节能技术和节能装置的研究,便有着十分重要的意义。在城市给排水系统、农业灌溉系统等众多流程中,均富裕有大量的液体压力能,这些压力能可以采用液力透平装置进行回收利用。泵作液力透平（Pump as Turbine,PAT）时可将高压液体具有的压力能转化为转轴的机械能,并拥有结构简单、维修方便、造价低等特点,因此利用泵反转实现对高压液体能量的回收前景广阔。本文将以一台轴流泵作液力透平为研究对象,主要研究内容为以下3部分:为了研究不同叶片数和导叶叶片数匹配对轴流泵作液力透平性能的影响,通过对3种不同叶片数和4种导叶叶片数分别匹配进行数值模拟,分析不同匹配方案下的外特性、内流场和能量损失等。结果表明:在小流量工况下,6叶片方案效率最高,而在大流量工况下,4叶片方案效率最高,且随着叶片数的增大,透平的压头和功率也随之增大;在最优工况点时,原始设计导叶叶片数方案效率最高,而在偏离最优工况的情况下,8叶片导叶具有更高效率。为了研究不同前、后置导叶组合对轴流泵作液力透平性能的影响,通过数值计算在不同流量工况下对四种不同前、后置导叶组合方案进行研究,分析不同方案下的外特性、出口段损失和叶片载荷等。结果表明:在大流量工况下轴流泵作液力透平增加后置导叶会提高其水力效率,最高可提升16.01%,且在大流量工况下,采用后置导叶的方案在出口段损失要明显小于无后置导叶的方案,而在小流量工况下后置导叶方案的效率比无后置导叶方案要略低。为了研究轴流泵作液力透平流固耦合特性,通过对前两部分的方案进行了流固耦合计算,分析了不同方案下叶片的变形分布和等效应力分布。结果表明:不同叶片数下叶片的总变形基本均匀分布,随着流量的增大,叶片的总变形也随之增大,而随着叶片数的增加,叶片变形减小,等效应力也有着相似的规律;采用前置导叶的轴流泵作液力透平会加大叶片的形变,无前置导叶的轴流泵作液力透平由于液体直接作用于叶片,入流角度相比有前置导叶变化较大,因此叶片变形相对小。