高温泵作为输送高温高压介质的关键设备,存在水力性能低、结构可靠性差、转子运行不稳定等问题,严重制约了行业的发展。本文在江苏省政策引导类计划项目（BZ2020078）的资助下,利用响应面模型结合遗传算法对高温泵性能进行多目标优化,基于热-流-固耦合方法分析泵的结构强度,采用转子动力学理论研究其临界转速及不平衡响应,为高温泵的优化设计及其结构可靠性研究提供了依据。主要研究内容和成果如下:（1）以水力效率和必需汽蚀余量为优化目标,采用Plackett-Bunman试验设计方法筛选出对优化目标影响显著的变量,分别为叶轮进口直径D1、叶片包角φ、叶片进口安放角β1、叶片出口安放角β2、叶片进口边位置l。基于Box-Behnken试验结果拟合变量和目标函数的回归方程,结合扬程约束条件建立数学模型,采用NSGA-II算法寻优,获得的优化模型水力效率提高了3.17%,必需汽蚀余量降低了1.76m。（2）通过数值模拟方法研究了优化前、后高温泵的性能及内部流动:发现优化后模型泵的内部流场得到明显改善。随着流量增大,压力脉动周期性明显,偏工况下压力脉动峰值大于设计工况,在设计工况下,叶轮流道出口处压力脉动峰值降低了18.7%,隔舌及隔板入口处压力脉动峰值分别降低了13.6%和12.8%。（3）基于热-流-固耦合方法,研究了高温泵的结构可靠性:发现转子部件最大等效应力集中在叶片与前、后盖板相交处,叶轮外缘处变形量最大。泵体最大等效应力集中在支架与泵体连接处,蜗壳的出口处变形量最大。基于Von-Mises准则校核了泵的结构强度,发现结构部件均满足强度要求。（4）完成了高温泵转子部件的干、湿模态分析,研究了导轴承结构及口环间隙参数对转子运行稳定性的影响规律。发现湿态转子的各阶固有频率均大于干态,干湿模态下转子各阶振型的不同导致固有频率的变化量也不同。考虑口环支撑效应后,转子临界转速显著增加,不平衡响应位移幅值明显降低。相对于口环间隙参数,导轴承结构对转子临界转速和不平衡响应的影响更大。当相对间隙比减小到0.002时,导轴承支撑刚度提高了19.1%,一阶临界转速提高了26.3%,位移幅值降低了31.4%,高温泵的运行稳定性得到提升。