油气水多相混输技术对边际油田的开采和深海石油的远距离输送起到十分重要的作用。螺旋轴流式油气混输泵由于具有水泵与压气机的双重功用,并且具备构造致密、体积轻巧、流量大和抗砂性能好等优点,使其比较适合输送气液两相流。工程中螺旋轴流式油气混输泵受到破坏或失效的主要原因是由于气液两相介质非同步性导致气液分离发生造成泵失效甚至不能工作。为研究不同工况下螺旋轴流式油气混输泵内相态分离的变化,通过设计试验测试系统和基于流体力学流动理论,分别研究在两相流条件下叶轮和导叶内部的流场变化,对叶轮和导叶叶片各方向上进行相态分离研究以及分析不同流场对泵能量转换特性的影响。本文对螺旋轴流式油气混输泵进行分析,数值仿真计算采用欧拉双流体模型以及SST湍流模型,同时添加可视化试验测试来研究流场内部的流动规律。首先,对不同气泡直径和不同进口含气率下的螺旋轴流式油气混输泵的性能进行分析。最终表明随着进口气泡直径和进口含气率的不断增大,泵的性能都在逐渐降低,同时对不同工况下各二维截面上螺旋轴流式油气混输泵内的流动特性进行分析,可以发现叶轮前段的压力梯度比叶轮后段大,因而增压性能主要体现在叶轮前半段,并且发现进口气体体积分数越小,液体在泵内的流量转化效率更高;气泡直径越大,气体伴随流体的流动变弱,越容易发生聚集现象影响通流面积,降低泵的增压性能。随着进口气泡直径和含气率的升高,叶轮和导叶内的流场变化逐渐复杂,并且导叶的内流场相对更加紊乱。其次,对气液两相条件下泵内气液分离特性进行研究,通过对监测点的计算来分析叶轮和导叶叶片在不同方向的相态分离程度。结果发现,在叶轮叶片垂直于流动方向上,靠近轮毂侧流道的分离现象较靠近轮缘流道的分离现象更加严重,在沿流动方向上,相态分离变化趋势基本相似。在导叶背面,垂直于流动方向的压力梯度差的变化是引起背面相态分离的主要因素;在导叶工作面,低含气率下工作面的气液分离主要是由垂直于流动方向的压力梯度差造成,中高含气率下则是两个方向压力梯度差的共同影响。再次,通过试验测试结果发现气泡在叶轮内的气液分离位置发生在翼型骨线2/3附近,并且在气液分离之后形成气团容易诱发气穴流现象,甚至出现气堵现象,对压缩单元造成能量损失。最后,对不同级数下螺旋轴流式油气混输泵流道的水力损失进行分析,发现随着进口含气率增大,叶轮的增压能力逐渐降低,并且在动静耦合面都存在静压微降的现象。之后,对不同工况不同级数下导叶能量回收特性进行研究,结果发现,导叶内静压回收和总压损失成周期性变化,一级螺旋轴流式油气混输泵10%进口含气率时导叶的静压回收性能最强,60%时导叶静压回收最低且波动最为平缓;二级螺旋轴流式油气混输泵随着进口含气率升高,导叶的平均静压回收值减小,总压损失值增大;三级螺旋轴流式油气混输泵在10%和20%进口含气率下气泡直径对首次级导叶的静压回收影响较小,而中高含气率下首次级导叶的静压回收和总压损失变化更为复杂。