流激振动问题广泛存在于航空航天、船舶、能源等重大工业领域,是影响机械结构可靠、安全、稳定运行的重要因素。随着国家航空航天事业的快速发展,要求运载火箭具备更大的负载能力,并且涡轮泵的工作环境也越来越苛刻,诱导轮流动不稳定性问题和涡轮泵振动问题也越来越突出。诱导轮空化流激振动是影响涡轮泵振动问题的主要因素,如何抑制诱导轮空化流激振动是解决涡轮泵减振的关键问题之一。本文以一四叶诱导轮为基础,针对诱导轮空化流激振动问题开展了基于流固耦合的诱导轮空化流激振动特性数值计算研究。本文主要研究内容及结论如下:建立了适用于诱导轮空化流动数值计算方法。本文湍流模型在标准k-ε模型上加入了旋转-曲率修正,空化模型采用Zwart空化模型。对诱导轮的空化特性进行预测并与实验结果进行对比。数值计算结果与实验吻合较好,诱导轮扬程系数的最大误差为3.6%。证明本文建立的数值计算方法能够较为准确地预测诱导轮内部的空化流动。开展了诱导轮的外特性与空化特性进行数值计算预测研究。研究了给定转速条件下诱导轮外特性。从整体上看外特性数值计算预测结果与实验吻合较好,扬程和效率最大误差分别为7.6%、15.2%。研究了相同转速下流量系数对诱导轮空化特性的影响。研究发现随着流量系数的增大诱导轮扬程断裂点对应的临界空化数减小,相同空化数下流量系数越小对应的空泡体积越大。开展了诱导轮空化流动不稳定性研究。对典型工况下诱导轮空化流动进行非定常数值计算研究。研究发现空泡形态、压力分布、涡量分布及流道空泡体积均随时间不断变化。诱导轮的内部流场压力脉动和流道空泡体积脉动的主频为叶频200Hz,且在整数倍转频处压力脉动的功率谱密度分布均有明显的峰值。建立了一套诱导轮空化流动的流固耦合数值计算方法,开展了诱导轮空化流激振动特性研究。对典型工况下诱导轮空化流激振动特性进行数值计算研究。研究发现回流涡空化频率为12.45Hz,诱导轮的回流涡空化与叶片附着空化存在相互影响,监测点的压力脉动在频率12.45Hz处均有脉动峰值。导水锥振动主要受旋转影响主频为200Hz,诱导轮叶片振动主要受回流涡空化的影响主频为12.45Hz。