可逆式水泵水轮机广泛应用于抽水蓄能电站,与水轮机和水泵串联的蓄能机组相比,其体积、重量大大减小,造价降低,因而得到了广泛应用。由于国内对水泵水轮机的研究起步较晚,设计及试验经验不足,导致研究不够深入全面,主要着重于对国外机型的引进、消化和再吸收,以及对水泵水轮机内部流动解析技术的研究,使得水泵水轮机的国产化设计水平较低。因此研究水泵水轮机的设计方法及其内部流动和水力特性具有良好的理论价值和应用前景。　　 本文首先根据可逆式水轮机的流动规律,通过可逆机的水力设计方法,对可逆机的蜗壳、转轮、导水机构、尾水管进行了设计,运用PROE软件对可逆机进行三维建模。设计了三种不同翼型导叶,即水轮机型式的对称型、可逆机型式的对称椭圆型和镜片型。设计了固定导叶数为20片、10片和无固定导叶三种固定导叶布置形式的固定导叶座环。通过CFD技术,运用FLEUNT软件对上述各个工况进行全流道三维数值模拟,计算结果较为全面的揭示了各个工况下静压和速度分布规律,并得到以下结论:　　 1、通过对可逆式水轮机三维全流道数值模拟可知,为满足可逆机双向流动的特点,可逆式机组的蜗壳断面设计应介于水轮机和水泵工况之间,并更多的满足水轮机工况,在设计时主要按水轮机蜗壳设计,确定蜗壳进口流速系数时考虑泵工况的影响,进行一定的修正。　　 2、活动导叶开度能改变流量,对水轮机工况影响较大。对水泵工况而言,在导叶开度操作范围内,当开度α0较小时,导叶水力损失较大,随着开度α0的减小扬程迅速降低;不同开度的扬程与流量呈线性关系,当开度较小时,效率随流量的增加而迅速降低,而当导叶开度较大时,效率不因流量的增加而改变,效率保持不变。　　 3、对三种翼型导叶的数值分析可知,对于可逆式水轮机水泵工况和水轮机工况,对称型导叶的水力性能最优,其次为椭圆型导叶,镜片型在水泵工况有较好的水力性能,而水轮机工况较差。通过对三种翼型分析可知,设计活动导叶时应考虑双向工作特性,选取对称型导叶,中间稍厚,叶片两端较薄,没有明显的头部和尾部之分。　　 4、有无固定导叶可逆机在不同流量工况下所受径向力对比分析表明,有无固定导叶对水泵工况径向力无明显影响。活动导叶翼型对径向力也无明显影响。