水泵水轮机将水轮机和水泵合二为一,为适应电网要求在运行过程中需频繁地在设计工况和非设计工况间转换,且在非设计工况运行的时间大于设计工况。在水泵水轮机泵工况流量和扬程关系曲线会存在水流不稳定区,该区域内一个扬程至少对应两个流量,流道内水流流动变得紊乱引起机组自激振动,极大干扰机组的正常运行,这就是我们所说的驼峰区。本文基于流体的不可压缩假设,采用流体的纳维-斯托克斯方程、连续性方程和Shear Stress Transport湍流模型,对某一低比转速水泵水轮机模型进行数值模拟,分析其在泵工况驼峰区内部流动特性及其运动规律以及上冠间隙对驼峰区内流动特性的影响,主要研究内容及结论如下:(1)设计流量下对不同导叶开度的水泵水轮机进行定常数值计算,在分析活动导叶开度的影响规律时发现:当活动导叶开度大于80%设计开度时,导叶开度对机组扬程、效率和各过流部件水头损失影响较小;当活动开度小于80%设计开度时,导叶开度对机组扬程、效率和各过流部件水头损失影响较大。(2)某一开度下对不同流量的水泵水轮机进行定常数值计算,在分析流量对机组流动特性的影响时发现:效率随流量减小而减小,扬程随流量减小先增大后减小,形成所谓的驼峰区;随着流量的减小,尾水管直锥段首先出现不稳定流并形成回流,同时在转轮出口形成部分射流,这股不稳定流运动至导叶区域后引起该区域产生回流和涡结构,蜗壳内水流双螺旋运动被破坏。(3)驼峰区内对不同上冠间隙值的水泵水轮机进行定常计算,在分析间隙对机组流动特性的影响时发现:间隙的存在使得驼峰区流量区域减小,由原来的20%～70%设计流量减小到20%～45%设计流量;间隙的存在使得尾水管中流速分布更均匀,有效减小转轮出口压强,极大减小导叶进口处涡量,蜗壳内压力分布更均匀,内外壁压力关系有所恢复。(4)对某一上冠间隙值的水泵水轮机进行非定常计算,分析监测点压力脉动时域图和频域图得到泵工况非设计工况压力脉动特性:流量较大时各过流部件内压力变化较小,各监测点主频基本保持一致;随着流量减小机组进入驼峰区流道内压力脉动急剧增大,其主频开始产生变化并出现不一致的情况。综合以上研究内容,本文在前人关于驼峰区研究基础上对其特性和产生机理做出了补充,也对后续研究有着指导借鉴作用;而后对上冠间隙的研究中发现上冠间隙的存在会使得驼峰区流量减小,驼峰特性有所缓解,这为间隙流动和不稳定流二者同时作用下研究驼峰区运动状态奠定了基础。