在深海油田开发中,以混输泵为核心的油、气、水多相混输技术简化了井口采油设备、节省了生产成本。由于气体可压缩,介质在混输泵内的总体积流量逐级减小,流动参数也逐级变化,各级叶轮应针对其进口条件单独设计。本文采用商业CFD软件CFX开展一台五级气液混输泵的数值模拟,研究逐级叶轮入口流动参数的变化规律,并提出混输泵的逐级水力设计建议。首先,采用数值模拟的方法,进行五级混输泵内各级叶轮进口流动参数的变化规律研究。结果表明:叶轮进口的体积流量和液流角经第一级叶轮压缩后下降幅度较大,经后续各级叶轮压缩后下降幅度较小。随着转速或混输泵入口含气率的增加,各级叶轮进口的体积流量和液流角的下降幅度增大。其次,基于混输泵内各级叶轮进口体积流量和液流角的变化特性,提出各级叶轮进口轮毂直径和叶片安放角的逐级设计特点。若混输泵进口含气率低于10%或高于90%,多级叶轮可以采用相同的设计;若进口含气率介于10%~30%之间,应单独设计前两级叶轮,后续各级叶轮与第二级叶轮结构一致;若进口含气率介于30%~50%之间,应对混输泵前三级叶轮逐级设计,后续各级叶轮与第三级叶轮结构一致;若进口含气率介于50%~90%之间时,虽然气体的可压缩性增强,但是混输泵的增压降低,也仅需要对前三级进行逐级设计。最后,分别以进口含气率为30%和50%的工况为例,开展考虑气体压缩性的多级混输泵叶轮逐级设计,并对设计后的混输泵流场进行数值模拟。结果表明,当进口含气率分别为30%和50%时,考虑气体压缩性的设计泵相比较相同叶轮结构的泵,水力效率分别提升了3.29%和7.25%,各级叶轮入口处的水力损失明显降低,证明论文提出的多级混输泵叶轮的逐级设计方法是合理的。