轴流泵是叶片泵的一种,其比转速较高,尤其适用于输送介质流量大的场合,因此在泵站、防洪等重要工程中被广泛地应用。小型轴流泵的体积较小,加工制造和安装调试都比较方便;但是对于大型轴流泵,特别是大型全调节式轴流泵,直接进行设计计算很难保证设计质量,模型设计是大型轴流泵设计的关键环节。本文在升力法的基础上采用变环量、变轴面速度的设计方法,结合NACA16翼型,对比转速为930,口径为1800 mm的全调节轴流泵开展模型设计,并将计算流体动力学(CFD)方法穿插应用于过流部件的水力设计过程中,通过分析轴流泵内部的流动指导水力设计。通过模型泵性能试验,对模型泵的设计结果进行验证;在对实型泵主要零部件进行强度校核后,对实型泵进行了加工制造和应用。本文的主要研究工作如下:(1)分析了变环量变轴面速度法的理论依据,论证了全调节轴流泵模型泵的设计方案,开展了过流部件的水力设计,运用CFD方法对模型泵内部流动进行了模拟,对模拟结果进行了分析,确定了模型泵设计方案;(2)开展了模型泵能量性能试验研究,搭建用于模型泵研究的开式试验台,在-4°、-2°、0°、+2°、+4°五种叶片角度情况下对模型泵性能进行了测试,全面评估了模型泵在全流量范围内的性能;(3)基于设计的模型泵,通过参数换算计算了口径为1800 mm的全调节轴流泵实型泵的几何参数;通过受力分析对实型泵的主要零部件进行了强度校核,保证了实型泵的结构性能;对实型泵进行了加工制造。通过本研究,实践了轴流泵的变环量变轴面速度设计方法,将模型泵设计、流动模拟、模型泵性能测试、模型换算和实型泵强度校核组成了一套系统的方法,通过数值模拟获得了泵内的流动特征;通过模型试验检查了不同叶片角度下的泵能量特性;通过强度校核明确了影响大型轴流泵运行稳定性的主要因素;这一系统性的方法被应用于口径为1800 mm的全调节轴流泵中,取得了良好的效果。该实型泵目前仍在运行,运行性能完全满足既定的各项要求。