基于标准的k—ε双方程紊流模型，采用SIMPLEC算法，在贴体坐标系下，通过求解三维雷诺平均的Navier—Stokes方程，对半圆形和蜗形两种钟形进水流道吸水室内部流动进行了大量数值模拟，并在流场数值模拟的基础上对这两种吸水室的后壁距进行了研究，给出了具有较好流场以及出口流速均匀度的后壁距范围和最优值：半圆形吸水室后壁距Xr=（0．8—1．2）D0，蜗形吸水室后壁距Xr≤1．3D0，最优值均为最大值。

射流放水阀是水电站和水坝放水系统中广泛应用的流量控制装置。目前关于射流放水阀的数值模拟均为静止状态下的流场分析，运动状态下的流场数值模拟还未见报道。本文采用温度体模型和重叠分区背景网格方法生成射流阀动态关闭过程中的计算域网格，首次采用数值模拟方式对其动态过程进行研究。数值模拟结果显示，射流阀流量与开度呈近似线性变化规律，但在大开度和小开度范围内，流量随开度的变化较为平缓。水流经阀针后发生分离，在其背部形成主流区、剪切层区和回流区。在阀针外缘处、阀壳喉部及阀针后侧的压力远远低于阀针头部及正面压力，将导致这些区域发生汽蚀。数值模拟结果与实验观测到的现象非常吻合。

本文将大涡模拟与基于特征线的有限元分离算法相结合,对轴流泵叶轮内部流场进行了数值分析。为验证算法的准确性和可靠性,对NACA0012翼型在雷诺数Re=800下且攻角为20°时的绕流流动进行计算,成功得到了该流动的双解,计算值与直接数值模拟结果相符。大涡模拟计算得到的轴流泵外特性曲线与y试验数据基本吻合,特别在偏离工况下能较好地反映泵的能量特性,表明大涡模拟有较好的工程应用前景。分析了叶轮的进出口流场速度分布及叶片表面的压力脉动,发现小流量工况时叶轮轮缘附近存在叶道涡和较强的压力脉动,此现象与导水锥段收缩流道造成的叶轮进口轴向速度非均匀分布有关。

S区特性是影响可逆式水泵水轮机过渡过程工况运行稳定的重要影响因素,通过研究模型水泵水轮机S区压力脉动可以为准确预测真机过渡过程工况下的特性奠定基础,为设计和运行提供有效指导。本文在某模型水泵水轮机特性试验的基础上,对S区包括蜗壳进口、无叶区、尾水锥管和尾水肘管等测点的压力脉动进行了测试,获得了各测点压力脉动混频幅值的分布与频率成分变化情况。测试结果表明:在等开度线上,飞逸工况时各测点的压力脉动混频幅值达到最大;同一工况点,无叶区压力脉动大于蜗壳进口压力脉动;沿流道方向,无叶区、锥管0.4D2、锥管1.0D2和肘管压力脉动依次减小;S区部分工况点存在主频为0.63fR的旋转失速频率;0.18fR频率成分广泛分布于S区内各工况点和测点中,引起这方面的原因可能是尾水管中的低频涡带、低频振荡或装置固有频率。