目前,一批大中型水力机组的转轮或叶片相继出现裂纹,使得水轮机的稳定性成为了运行和设计中一个突出的问题。随着计算机的应用水平不断提高和CDF技术的进步,水轮机全流道的三维模拟计算已经可以模拟导叶与转轮、转轮和尾水管动静干扰,并可以预测水轮机的空化性能和压力脉动。所以,进行灯泡贯流式水轮机全流道的三维湍流流场计算分析和水轮机固液两相流模拟及性能预估,对提高水轮机的效率及稳定性有重要意义。本文对水轮机流场的流体动力学分析(CFD)进行了入系统的研究。利用UG软件对水轮机的各个部件进行数学建模,再把结构模型导入到workbenchDM中抽取流道,然后将流道模型导入ICEM-CFD软件画六面体和四面体的非结构网格,最后用interface将各个流道网格连接起来形成全流道的混合网格。将生成的网格输入到ansys12.0中的fluent中做流场分析计算。先选取fluent中的RNG K-ε模型采用MRF多参考系模型进行定常模拟计算。将定常计算的数据交换到非定常计算中,不使用初始化,继续编译UDF函数输入转轮转动的速度,设定动网格模型,使转轮以固定的转速转动,进而计算在一个转轮旋转周期内,全流道壁面的压力随时问变化的分布图。在额定工况的基础上,应用多相流模型进行水轮机内流场的固液两相流模拟计算,分别得到液体相和固体相的体积分数图,速度分布图用来分析水轮机的空蚀和泥沙磨损情况。模拟的结果基本和实际电站的磨损情况相符合。本文以灯泡贯流式水轮机为研究对象,使用CFD流体动力学分析方法对水轮机的全流道进行三维数值模拟,对内部水体的流动机理进行深入的分析,重点研究转轮和导叶的相互干涉问题,涡带引起的压力脉动对机组稳定性产生重要影响。我们应该根据实际状况对水轮机导水和工作部件进行优化设计,调整转轮的安放位置和进口安放角,从而提高水轮机效率和稳定性。