在抽水蓄能电站中,机组的稳定性对电站是否能正常运行起着决定性作用。尤其是高水头抽水蓄能电站,蜗壳强度及性能对水泵水轮机稳定性有着很大的影响。针对可逆式水泵水轮机的蜗壳设计存在水轮机工况与水泵工况不同性能要求的矛盾,探索适合高水头水泵水轮机的蜗壳的设计方法具有重要的工程应用价值。本文依据传统的蜗壳设计方法,提出基于蛋形耐压壳仿生技术的D型截面的蜗壳设计方法(D型蜗壳),旨在解决水泵水轮机运行过程中蜗壳对水轮机工况和水泵工况的兼容性问题。主要工作及研究成果如下:(1)根据水泵水轮机不同运行工况对蜗壳的性能的不同要求,分别按水泵工况和水轮机工况进行蜗壳设计,研究表明:按这两种方法设计的蜗壳断面几何参数相差较大,按水轮机设计的蜗壳各断面面积比按水泵设计的蜗壳断面面积大,可见前者适合水轮机工况收缩流动特点,而后者适合水泵的压水的作用。(2)在以上的分析研究的基础上,提出了基于蛋形耐压壳仿生技术的D型截面的蜗壳设计方法(D型蜗壳),D型蜗壳各个断面均采用类似于椭圆截面的鹅蛋型断面形状,该形状蜗壳在近鼻端处椭圆截面间过渡平缓,壁面与座环连接处平滑,同时椭圆水平方向长半径相对较长,水流流态充分发展提供足够空间,能有效的改善压力的分布不均匀,减小水力损失,从而很好的解决了水泵水轮机蜗壳设计要兼顾两种不同工况的多重矛盾问题。(3)对三种蜗壳设计方案分别在水泵及水轮机工况下进行数值分析,研究结果表明:最优工况下,按水轮机和水泵设计的蜗壳,蜗壳内压力分布的均匀性差,固定导叶中水流流态紊乱。而D型蜗壳各截面压力分布均匀能够有效地改善蜗壳内因压力分布不均,局部压力的升高引起的流态紊乱问题,能够很好地提高蜗壳的承压能力。综上,D型蜗壳设计在水泵水轮机的蜗壳设计中具有明显的优势,为水泵水轮机蜗壳设计提供理论支持。